Китові акули бачать у темряві завдяки генетичній мутації

Це культова картина: китові акули (Rhincodon typus), які подорожують на величезні відстані, щоб поживитися планктоном та іншою дрібною здобиччю, їхні біло-блакитні плями часто стирчать із води через їхній величезний розмір. І це не тільки їхні подорожі навколо глобальних тропічних океанів, які б’ють рекорди – китова акула також має один із найдовших вертикальних діапазонів серед усіх морських істот! Фільтрування від світлої поверхні океану до глибини приблизно 6562 футів (2000 метрів), де сонячне світло не проникає у цю вічну темряву, вчені були збентежені, коли вперше це виявили. Немає чіткого пояснення, чому китові акули пірнають так глибоко, хоча деякі вважають, що така поведінка може бути пов’язана зі спаровуванням, тоді як інші вказують на пошук їжі. Діапазон вражає, тим більше, якщо ви вважаєте, що зір китової акули має вирішальне значення, а останні дослідження показують, що їхні очі дуже захищені.

Але чи бачать вони, коли знаходяться в непроглядній глибині?

Дослідження, опубліковане минулого місяця в Proceedings of the National Academy of Sciences, показує, що вони можуть! Хоча їхнім очам доводиться напружуватися, щоб мати справу з контрастом світла у вертикальному діапазоні, нещодавно вчені відкрили генетичний секрет, який запобігає цьому. Незвичайна генетична мутація цих ніжних гігантів робить пігмент у їхній сітківці ока більш чутливим до змін температури. Таким чином, акули можуть визначати пріоритетність різних частин свого зору на різних глибинах, активуючи їх у холодному глибокому морі та дезактивуючи, коли вони повертаються на теплішу поверхню (де вони можуть бачити спектр кольорів, а не лише синій). Якщо у вас є медичний досвід і це звучить знайомо, це тому, що генетична мутація напрочуд схожа на ту, яка викликає курячу сліпоту у людей через погіршення пігментів нашої сітківки. Куряча сліпота (нікталопія) у людей призводить до нездатності чітко бачити вночі або в умовах поганого освітлення, наприклад у кінотеатрі чи в погано освітленому ресторані.

У темних водах нашого океану китові акули можуть орієнтуватися за допомогою світлочутливого пігменту в їхній сітківці, який називається родопсин. У яскравому середовищі ці пігменти менш корисні, але в тьмяному вони допомагають багатьом хребетним виявляти світло. Це стосується і нас, людей! Але пігменти родопсину всередині очей китової акули були спеціально відкалібровані, щоб бачити синє світло, яке є єдиним кольором, який досягає цих глибин у морських глибинах. Китові акули не єдині, хто має ці пігменти в очах, минулі дослідження показали, що мутні котячі акули (Scyliorhinus torazame) також мають такі пігменти! Різниця в тому, що ці акули, яких можна зустріти біля берегів Японії, Кореї, Китаю та Філіппін, живуть виключно на дні.

Еволюційний біолог з Національного інституту генетики та його колеги з Національного інституту генетики провели експерименти на очах акул зебри (Stegostoma tigrinum), близького родича китових акул, щоб з’ясувати, чому зір китової акули настільки різноманітний в обох умовах освітлення. і темні води. Населяють коралові рифи, хоча ці акули, як відомо, ведуть нічний спосіб життя, вони мають набагато менший вертикальний діапазон, ніж їхні більші плямисті родичі. Доктор Шигехіро Кураку та його команда порівняли генетичну інформацію, отриману від зебрових акул, з раніше опублікованими геномними даними китових акул, щоб точно визначити, де існують відмінності між генетичним кодом двох акул. Було дві плями – відомі як сайти 94 і 178 в їхній ДНК – де білок родопсин був змінений через мутації, які змінили його амінокислотний склад. «У цьому дослідженні наша спектроскопія рекомбінантних мутантів родопсину китової акули (RHO) показала, що цей синій зсув спричинений переважно безпрецедентною ділянкою налаштування спектру 94», — заявили автори у своїй статті. «RHO, які мають природне заміщення в місці 94, також зустрічаються в деяких антарктичних рибах, що свідчить про те, що синій зсув через заміщення в місці CSNB, пов’язаний зі зниженням термічної стабільності, може бути дозволеним у холодноводних глибоководних середовищах існування».

Це лише ще один секрет, який має найбільша нині жива риба у світі, і він не міг статися в кращий час, оскільки їх кількість у всьому світі зменшується. У липні 2016 року Міжнародний союз охорони природи підвищив природоохоронний статус китових акул із «під загрозою» до «під загрозою зникнення» через екологічні стреси та загрози людини. Ці повільні створіння все ще мають багато чого навчити нас… наприклад, можливо, більше зрозуміти нікталопію та як запобігти їй у людей!