Кальмары «видят» не только глазами
У кальмаров сложно не заметить огромные глаза. Однако теперь выясняется, что некоторые кальмары могут обнаруживать свет и с помощью другого органа, помимо глаз.
Об этом сообщают исследователи из Университета Висконсин-Мэдисон в текущем выпуске (2 июня) журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.
Исследование показывает, что светящийся орган, который некоторые кальмары используют для маскировки от хищников (обычно рыб на дне океана), также способен детектировать свет.
Эти открытия могут привести к будущим исследованиям, которые дадут понимание механизмов контроля и восприятия света.
«У эволюции есть "набор инструментов", и когда ей нужно выполнить определённую работу, например, увидеть свет, она использует один и тот же набор снова и снова», — объясняет ведущий автор Маргарет Макфол-Нгай, профессор медицинской микробиологии и иммунологии в Школе медицины и общественного здравоохранения Университета Висконсин-Мэдисон. — «В данном случае световой орган, который развивается из других тканей, чем глаз, использует те же белки, что и глаз, чтобы видеть свет».
Изучая кальмаров в течение последних 20 лет, Макфол-Нгай и её коллеги обратили внимание на то, что световой орган кальмара является естественной моделью симбиоза — взаимозависимых отношений между двумя разными видами, где каждый получает пользу от другого.
В данном случае световой орган заполнен светящимися бактериями, которые испускают свет и обеспечивают кальмару защиту от хищников. В свою очередь, кальмар предоставляет бактериям жилище и питание.
Исследователей заинтриговала способность светового органа к «контриллюминации» — способности испускать свет, чтобы сделать кальмара таким же ярким, как поверхность океана над ним, чтобы хищники снизу не могли его увидеть.
«До сих пор учёные считали, что светящиеся ткани в световом органе функционируют исключительно для контроля интенсивности и направления испускаемого света, без какой-либо роли в восприятии света», — говорит Макфол-Нгай. — «Теперь мы показываем, что у кальмара E. scolopes есть дополнительные светочувствительные ткани, которые являются неотъемлемым компонентом светового органа».
Исследователи продемонстрировали, что световой орган кальмара обладает молекулярным механизмом для реагирования на световые сигналы. Молекулярный анализ показал, что гены, производящие ключевые зрительные белки, экспрессируются в тканях светового органа, включая гены, подобные тем, что встречаются в сетчатке. Они также показали, что, как и в сетчатке, эти зрительные белки реагируют на свет, вызывая физиологический ответ.
«Мы обнаружили, что световой орган кальмара способен как ощущать свет, так и испускать его, а также контролировать интенсивность свечения», — говорит соавтор Нанси Джо Колли, профессор офтальмологии, визуальных наук и генетики.
Макфол-Нгай добавляет: «Ткани могут воспринимать окружающий свет, предоставляя животному механизм для сравнения этого света с собственным излучением».
Крупная исследовательская программа Макфол-Нгай по относительно простому симбиозу светового органа кальмара направлена на то, чтобы пролить свет на симбиоз, влияющий на человека.
«Мы знаем, что в организме человека обитают триллионы бактерий, связанных с компонентами восьми из десяти его систем органов», — говорит она. — «Эти сообщества бактерий являются стабильными партнёрами, которые делают нас здоровыми».