Уникальная сетчатка рыбы-слона помогает ей видеть сквозь муть

Международная группа исследователей изучала рыбу-слона Петерса, чтобы понять, как она видит в мутной среде обитания. Они обнаружили, что в её сетчатке есть уникальная система чашечек, выстланных кристаллами.

Рыба-слон Петерса (Gnathonemus petersii) — пресноводная рыба длиной около 23 см. Она обитает в тёмных, медленно текущих, густо заросших водах Центральной и Западной Африки. У всех представителей этого семейства есть удлинённый рот, напоминающий хобот слона, который генерирует слабые электрические поля для ориентации в воде.

В сетчатке позвоночных есть система палочек и колбочек. Палочки наиболее чувствительны к тусклому свету, а колбочки эффективны при ярком свете и чувствительны к цветам и деталям. У большинства позвоночных в зависимости от освещённости активны либо палочки, либо колбочки.

Исследователи измерили электрические сигналы в сетчатке рыбы и обнаружили, что оба типа фоторецепторов работают одновременно и постоянно. Они также выяснили, что колбочки сгруппированы в необычные структуры — светоотражающие чашечки с зеркальной поверхностью из фотонных кристаллов гуанина. Палочки расположены кластерами под этими чашечками.

Такое расположение усиливает свет, падающий на колбочки, позволяя им работать даже при слабом освещении. При этом через чашечки проходит достаточно света для оптимальной работы палочек.

Группа проверила зрение рыб, сравнив его со зрением золотых рыбок, с помощью монитора, на котором демонстрировались изображения (например, расширяющийся чёрный круг на белом фоне). Оба вида замечали объект примерно за одно время. Когда изображения накладывались на узор из серого шума, рыба-слон реагировала быстрее золотой рыбки (известной хорошим зрением).

Рыба-слон способна видеть только относительно крупные объекты, так как все колбочки в каждой чашечке видят одно и то же изображение. Ведущий автор работы, профессор Андреас Райхенбах, сравнил их зрение со способностью человека видеть объекты только если они крупнее шести диаметров полной Луны. Рыба не видит пузырьков или мелких частиц ила, но может различать крупные объекты, движущиеся на пёстром фоне. Именно такое зрение необходимо, чтобы избегать хищников в мутной воде.

Исследование опубликовано в журнале Science.