Мутация «куриной слепоты» помогает акулам видеть в темноте

Китовые акулы могут плавать и у поверхности воды, и на больших глубинах, куда свет практически не проникает. Их зрение адаптировано к таким переходам и быстро переключается с «ночного» на «дневной» режим работы. Происходит это благодаря мутации, которая делает пигменты чувствительными к температуре, а у людей вызывает наследственную неспособность видеть при слабом свете.

Китовые акулы — самые большие из современных рыб, иногда набирающие более 15 метров в длину. Питаются они планктоном, поэтому большую часть времени держатся ближе к поверхности, процеживая воду. Однако иногда акулы погружаются на глубину более километра, куда проникают лишь редкие лучи синей части спектра. При этом их зрение быстро переходит с одних светочувствительных пигментов на другие.

Дело в том, что при ярком и тусклом освещении работают разные светочувствительные пигменты. За восприятие слабого света отвечает пигмент родопсин. Он способен улавливать широкий диапазон волн, включая синие, хотя не позволяет различать отдельные цвета. Родопсин состоит из двух компонентов: белка (опсина) и ретиналя (производного витамина А). На свету пигмент распадается, но в темноте происходит постепенный синтез новых молекул родопсина.

У людей этот процесс занимает около получаса. Однако китовые акулы выработали уникальный механизм адаптации, который при изменении глубины быстро «переключает» их зрение между «дневным» и «ночным» режимами работы. Он связан с особыми мутациями в гене родопсина, делающими пигмент чувствительным к температуре. Об этом рассказывается в статье биологов из Городского университета Осаки, опубликованной в журнале PNAS.

Шигехиро Кураку (Shigehiro Kuraku) и его коллеги сравнили гены, активные в тканях глаза у китовых акул и у их родственников — зебровых акул, которые не опускаются на столь большие глубины. Выяснилось, что ген родопсина у китовых акул несет две мутации, меняющие 94-ю и 178-ю аминокислоты в цепочке белка. Первую из этих замен ранее обнаружили у морского окуня E. daemelii, который как раз водится на глубине и почти не поднимается к поверхности. Поэтому именно с ней ученые связали способность китовых акул видеть при слабом освещении.

Кроме того, аналогичная мутация встречается у некоторых людей с наследственной никталопией, или «куриной слепотой» — неспособностью видеть при слабом освещении. Она дестабилизирует родопсин, не позволяя накапливать достаточное количество пигмента для того, чтобы видеть в сумерках.

Ученые сравнили «обычные» родопсины с такими же пигментами, но несущими замены аминокислот 94 и 178, как у китовых акул. Выяснилось, что эти замены делают белок чувствительным к температуре. Пока рыба держится на глубине, где вода холодна, пигмент остается стабильным, обеспечивая не цветное, но чувствительное к слабому свету «ночное» зрение. А когда акула поднимается выше, где становится теплее, родопсин быстро деградирует, позволяя работать другим пигментам, которые воспринимают множество разных красок.