По состоянию на 6 июля 10:30
Заболевших687 862
За последние сутки6 611
Выздоровело 454 329
Умерло10 296
В мире
Лента новостей
Лента новостей
Сегодня
Политика
Общество
Бизнес
Культура
Сделано Русскими
Личные связи
О проекте
Редакция
Контакты
Размещение рекламы
Использование материалов
Свидетельство о регистрации СМИ ЭЛ № ФС 77 – 65733 выдано Роскомнадзором 20.05.2016.
Лента главных новостей
Русская планета
В мире

Океан в ультрафиолете

Солнцезащитный пигмент помогает ракам-богомолам видеть в «цветном» ультрафиолете, выяснили биологи

Александр Телишев
5 июля, 2014 10:50
6 мин

Глаза рака-богомола Odontodactylus scyllarus крупным планом. Фото: Prilfish / Flickr

Тропические раки-богомолы оказались обладателями уникального «цветного» ультрафиолетового зрения, которое работает благодаря наличию в их глазах особых «солнечных очков» из пигментов, обычно защищающих ДНК в клетках кожи животных от повреждений. Результаты изучения глаз этих ракообразных и выводы ученых были опубликованы в статье в журнале Current Biology.
«Устройство глаз этих ракообразных и то, как их мозг обрабатывает поступающую визуальную информацию, настолько отличается от аналогичных свойств человека, что нам очень сложно представить то, как выглядит мир в представлении рака-богомола», — рассказывает ведущий автор статьи Майкл Бок, океанолог из университета штата Мэриленд в Балтиморе (США).
Бок и его коллеги по университету совершили это открытие совершенно неожиданно — изначально они пытались раскрыть механизмы работы и предназначение каждой из 12 типов светочувствительных «колбочек» и «палочек», заполняющих глаза раков-богомолов вида Neogonodactylus oerstedii, крайне пестрых и необычных жителей коралловых рифов.
Раки-богомолы получили такое имя по той причине, что их вторая пара ног прячется под туловищем — если смотреть на них спереди, их можно легко перепутать с сухопутными богомолами. Аквариумисты часто в шутку называют их «раками-террористами» из-за их горячего нрава — эти беспозвоночные постоянно терроризируют всех остальных обитателей аквариума, даже крупных рыб, атакуя их в тот момент, когда их жертва приближается к логову подводного «экстремиста».
Глаза рака-богомола содержат в себе 12 типов фоторецепторов, половина из которых видет в ультрафиолете. Фото: Michael Bok / EurekAlert!
Глаза рака-богомола содержат в себе 12 типов фоторецепторов, половина из которых видит в ультрафиолете. Фото: Michael Bok / EurekAlert!
Neogonodactylus oerstedii необычны не только своим видом, но и устройством тела и поведением. Прежде всего, речь идет о крупных фасеточных глазах раков-богомолов, которые ученые сегодня считают одним из самых сложных и необычных органов зрения на Земле. Во-первых, они состоят из рекордного числа фоторецепторов — 12 типов колбочек и палочек, каждый из которых отвечает за распознавание своего собственного цвета.
Во-вторых, мозг раков-богомолов обрабатывает данные, поступающие с этих палочек и колбочек, совсем не так, как это делают центры зрения у всех других животных. Как выяснили биологи из Австралии в январе 2013 года, мозг раков-богомолов не сравнивает данные, поступающие с разных рецепторов, а использует их в сыром виде. Это минимизирует число нервных клеток, задействованных в обработке изображения, и снижает энергоаппетиты центра зрения. У подобного есть большой минус — «раки-террористы» крайне плохо различают цвета, вопреки существовавшим ранее представлениям о суперцветном зрении у этих беспозвоночных.
Изучая результаты предыдущих исследований глаз Neogonodactylus oerstedii, Бок и его коллеги обратили внимание на любопытную вещь — нейрофизиологические расчеты указывали на то, что некоторые колбочки и палочки раков-богомолов способны чувствовать очень широкую часть ультрафиолетового спектра. Эти выкладки не подтверждались во время экспериментов с глазами «раков-террористов» — в лучшем случае, их светочувствительные белки могли распознавать лишь узкую область ультрафиолета, или же вообще не видели его. Это заставило авторов статьи перепроверить результаты предыдущих экспериментов и изучить содержимое каждого из светочувствительных рецепторов, а также расшифровать структуру генов, которые управляют ростом этих клеток.
Фотография глаза рака-богомола Neogonodactylus oerstedii. Фото: Michael Bok / EurekAlert!
Фотография глаза рака-богомола Neogonodactylus oerstedii. Фото: Michael Bok / EurekAlert!
В шести из 12 типов колбочек и палочек биологи нашли нечто крайне необычное — молекулы пигментов из семейства MAA. Эти вещества, представляющие собой длинные гирлянды из особых аминокислот, хорошо известны в науке — они являются природными фильтрами ультрафиолета, которые защищают клетки кожи многих морских животных от повреждений ДНК. Подобные молекулы не пропускают ультрафиолетовое излучение, а поглощают его, что заставило биологов задуматься, какую роль они могут исполнять внутри фоторецепторов. Для ответа на него группа Бока извлекла несколько индивидуальных колбочек и палочек, подключила их к микроэлектродам и стала наблюдать за тем, как они реагируют на импульсы ультрафиолета, длина волн в которых заметно отличалась.
Оказалось, что молекулы MAA являются своеобразными «солнечными очками» — оптическими фильтрами, которые пропускают лишь небольшую часть ультрафиолетового спектра. Все шесть типов фоторецепторов, в которых есть MAA, обладают уникальными версиями «солнечных очков», благодаря чему каждый из них видит мир в своем собственном оттенке ультрафиолета. Бок и его коллеги называют этот феномен «цветным» ультрафиолетовым зрением.
«Что удивительно, им удалось создать шесть типов ультрафиолетовых фоторецепторов, используя всего два разных светочувствительных белка и четыре вида ультрафиолетовых фильтров. Эти фильтры не позволяют импульсам ультрафиолета с определенными длинами волн достигать светочувствительные компоненты глаза, что сдвигает в сторону пик их чувствительности к свету. Данный феномен можно сравнить с тем, что вы видите в тот момент, когда вы надеваете очки с красными линзами, которые не пропускают все остальные части видимого излучения. Раки-богомолы надевают подобные «очки» на клеточном уровне», — поясняет Бок.
Как отмечают ученые, пока они не могут с определенностью сказать, зачем столь сложная система зрения нужна Neogonodactylus oerstedii и другим ракам-богомолам. По всей видимости, способность видеть мир в «цветном» ультрафиолете помогает этим беспозвоночным ориентироваться в беспорядочном хаосе коралловых рифов, учитывая крайне ограниченную вычислительную мощность их центра зрения.
темы
6 мин