Способность африканских рыб-слонов к электрорецепции демонстрирует остроту "электрического зрения"
Африканская рыба-слон (Gnathonemus petersii) генерирует слабые электрические импульсы для ориентации в пространстве. Это чувство локации демонстрирует поразительное сходство со зрением, как показывает исследование Боннского университета. Исследование доказывает, что разные объекты имеют разные электрические "цвета". Рыбы используют эти цвета, чтобы отличать, например, свою любимую пищу — личинок комаров — от других мелких животных или растений. Исследование опубликовано в журнале Current Biology.
Рыбы-слоны ведут ночной образ жизни и не могут полагаться на зрение при охоте. Вместо этого они используют "электрический фонарик" в хвосте, генерируя короткие импульсы до 80 раз в секунду. Их кожа, особенно хоботок-подбородок, покрыта электрорецепторами — сенсорами, измеряющими отражение этих импульсов от окружающей среды.
С помощью электрочувствительности они оценивают расстояние, различают формы, материалы и живые/неживые объекты. За доли секунды они определяют, прячутся ли в грунте их любимые личинки комаров, игнорируя личинок других насекомых.
Механизм этого долгое время был неясен. Объекты характерным образом меняют интенсивность электрического сигнала. Однако, как объясняет Мартин Готтвальд из Института зоологии, этого недостаточно для идентификации, так как сила сигнала также падает с расстоянием. Другая характеристика — живые организмы также изменяют форму электрических импульсов, но и этот параметр зависит от расстояния, размера и положения.
Комбинация двух характеристик может решить проблему. Человеческий глаз работает схожим образом: рецепторы для красного, зеленого и синего света позволяют мозгу вычислять цвет объекта, который остаётся постоянным независимо от расстояния или размера.
У рыб-слонов есть два типа электрорецепторов: один измеряет только интенсивность сигнала, другой — также его форму. Профессор Герхард фон дер Эмде, руководитель исследования, поясняет: "Мы смогли доказать, что рыба использует соотношение между этими двумя измерениями для идентификации добычи".
Учёные установили, как соотносятся интенсивность и форма сигнала в зависимости от типа объекта. "Мы обнаружили, что это соотношение постоянно для одних и тех же объектов, независимо от их расстояния или других параметров среды", — говорит фон дер Эмде. "Личинка комара имеет постоянный 'электрический цвет', чётко отличающийся от цвета других личинок, частей растений или особей своего вида", — добавляет Готтвальд.
Исследователи проверили, как рыбы используют эту информацию, предъявляя им электронные мини-чипы диаметром 1 мм. Одни чипы излучали разные электрические "цвета" (например, как личинка комара или других насекомых), другие были электрически "бесцветны", как камешек.
Реакция на чипы
Эффект был поразительным: если чип "светился" как любимая пища, рыба-слон рефлекторно хватала его. Их удавалось обмануть в 70% случаев, даже несмотря на отсутствие характерного запаха добычи. Рыбы не научились избегать чипы даже после многочисленных попыток. Они в основном игнорировали чипы другого "цвета" и полностью — "бесцветные".
"Это позволяет предположить, что 'цвет' добычи жёстко запрограммирован в мозге рыб", — предполагает фон дер Эмде. Это логично, так как электрические свойства (и, следовательно, "цвет") живых существ определяются их внутренней структурой, которую невозможно легко изменить. Личинка комара не может просто "замаскироваться".