Как слепые пещерные рыбы находят путь? Ответ может быть в их костях
Исследователи из Университета Цинциннати изучают маленькую рыбу Astyanax mexicanus, обитающую в полной темноте глубоких известняковых пещер Мексики. Эти рыбы эволюционировали, чтобы выживать в экстремальной среде.
Ключевые адаптации:
- Потеря глаз и пигментации: Взрослые пещерные рыбы полностью слепы — их глазницы разрушены и заполнены жировыми отложениями.
- Усиление других сенсорных систем: Для навигации они полагаются на сенсорные органы, называемые нейромастами.
- Асимметрия черепа: Исследование, опубликованное в журнале PLOS One, выявило уникальную черту. Хотя молодые особи симметричны, по мере взросления кости их черепа затвердевают с заметным перекосом — у большинства особей влево.
Как асимметрия помогает выживать?
Учёные предполагают, что эта адаптация связана с «праворукостью» и характерным поведением:
- Пещерные рыбы в неволе постоянно плавают против часовой стрелки вдоль стенок аквариума, ощущая их правой стороной.
- «Если их череп изогнут влево, они могут быть "правшами". Они чувствуют стенку справа своими сенсорными структурами», — поясняет ведущий автор Аманда Пауэрс.
- Это помогает эффективно исследовать пещеры в полной темноте, следуя контурам стен.
Эволюционная модель
Пещерные рыбы — отличная модель для изучения регрессивной эволюции (процесса утраты признаков).
- Они генетически близки к зрячим и симметричным поверхностным тетрам (Astyanax mexicanus), с которыми даже могут скрещиваться.
- «Прелесть изучения пещерных животных в том, что это очень надёжная модель для понимания, почему признаки теряются», — говорит соавтор, профессор Джошуа Гросс.
- Схожие изменения (потеря зрения, усиление других органов чувств) наблюдаются у разных пещерных животных, например, саламандр и раков, что указывает на сходное давление среды: полная темнота и ограниченный запас пищи.
Генетические исследования и полевые работы
В лаборатории скрещивают пещерных и поверхностных рыб, изучая гибриды второго поколения (F2), у которых проявляется всё разнообразие признаков: от полностью слепых до полностью зрячих. Исследователи также выезжали в пещеры Мексики, где наблюдали поведение диких популяций: рыбы, не имеющие естественных врагов, без страха подплывали к扰动 поверхности воды.
Будущие направления
Следующий шаг — изучить генетические и эволюционные механизмы, стоящие за этой асимметрией. «Мне хотелось бы глубже погрузиться в генетику и процессы развития, которые приводят к этим причудливым фенотипам», — отмечает соавтор Шейн Каплан.
Исследование финансировалось грантами Национальных институтов здоровья (NIH) и Национального научного фонда (NSF).