Темнота не мешает слепым пещерным рыбам ощущать свет: ученые раскрыли тайну их адаптации

Способность ощущать свет у слепой рыбы, живущей в глубинной пещерной системе Мексики, все еще сохраняется. Ученые из Университетского колледжа Лондона Инга Штайндал и ее коллеги заинтересовались вопросом, способны ли тела этих рыб регулировать циклические процессы со временем, поскольку они, кажется, больше не полагаются на внутренний суточный ритм и спят очень мало.

Большинство животных на Земле имеют внутренние часы, которые называются циркадным ритмом и используют уровни освещенности для синхронизации наших тел с дневными и ночными циклами нашей планеты. Этот ритм затем используется для циклических биологических процессов, которые могут определять наше поведение, такие как циклы голода, побуждающие нас есть, и уровни мелатонина, определяющие наш цикл бодрствования и сонливости.

Мексиканские слепые пещерные рыбы (Astyanax mexicanus) живут в комплексе из более чем 30 изолированных пещер, в каждой из которых они независимо адаптировались к темноте. Их тела чрезвычайно чувствительны к вибрациям, что позволяет им ощущать изменения в водных течениях для навигации, компенсируя их ограниченное или полное отсутствие зрения. Некоторые из них даже потеряли глаза полностью.

Эта адаптация произошла несмотря на то, что рыбы из каждой пещеры произошли от одного и того же вида с полностью функционирующими глазами. Эта предковая группа до сих пор живет в поверхностных водах региона Эль Альбра в Мексике и некоторых частях юго-запада США и разошлась с пещерными обитателями между 10 000 и 10 миллионами лет назад, в зависимости от пещеры. Тем не менее, все они до сих пор остаются одним и тем же видом, способным скрещиваться.

Пещерные рыбы редки, трудно изучаемы и плохо себя чувствуют в неволе, но слепые A. mexicanus показали неожиданную способность приспосабливаться к световому/темному циклу, когда они находятся в лаборатории.

Штайндал и ее команда взяли образцы тканей слепых пещерных рыб из трех изолированных пещер и эмбрионов их поверхностных предков и проверили клетки в различных условиях.

Они обнаружили активацию нескольких механизмов молекулярных часов, когда клетки были подвергнуты воздействию света, даже в клетках пещерных рыб.

"Ощущение света на невизуальном уровне сохраняется на основном уровне клетки", - объясняют исследователи, хотя клетки пещерных рыб не реагировали так сильно, как клетки поверхностных рыб.

Хотя существовали некоторые сходства между рыбами из разных пещер по сравнению с их поверхностными родственниками, были также различия, которые подтверждают, что их мутации биологических часов развивались независимо друг от друга через разные молекулярные механизмы.

"Мы доказали, что несмотря на то, что они слепы, клетки мексиканской слепой пещерной рыбы могут ощущать свет и синхронизировать свои часы с световым/темным циклом", - заключают Штайндал и ее коллеги.

Команда надеется, что эти клеточные культуры могут научить нас большему о циркадных ритмах и предоставить более простой способ изучения адаптаций животных к темным средам.

Это исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the Royal Society B.