Как рыбы различают цвет и яркость с помощью шишковидной железы мозга

Многие позвоночные, не являющиеся млекопитающими, например рыбы, могут различать цвет и яркость с помощью шишковидной железы (эпифиза) — части мозга.

Исследовательская группа из Университета Осаки подробно изучила этот механизм. Работа опубликована в журнале iScience.

Ранее та же группа под руководством профессоров Акихисы Тэракиты и Мицумасы Коянаги показала, что эпифиз костистых рыб распознает цвета иначе, чем их глаза. За это отвечает тип фоторецепторных клеток, содержащих белок парапинопсин 1 (PP1).

Клетки с PP1 активируются и инактивируются пропорционально разнице в длине волны света (например, длинные для красного и короткие для синего). Было известно, что инактивация PP1 необходима для цветового зрения, но её механизм оставался неясным.

Исследуя эпифиз рыбки данио-рерио, команда изучила белки аррестины, участвующие в инактивации фоторецепторных белков, таких как PP1. Из семи типов аррестинов у данио-рерио ключевую роль с PP1 играют Sagb и Arr3a.

• Arr3a быстро инактивирует PP1 при слабом свете.
• Sagb берёт на себя инактивацию при увеличении интенсивности света.

Было обнаружено, что двойная функция этого единственного фоторецептора зависит от переключения между двумя аррестинами в зависимости от силы светового стимула.

"В одной клетке существует несколько типов аррестинов. Наше открытие предполагает, что функции аррестинов могут использоваться по-разному в зависимости от силы стимула — это важное наблюдение о работе этих генов", — отметил профессор Коянаги.

Профессор Тэракита добавил: "Выяснение механизма цветового различения с помощью одного типа фоторецепторного белка может внести вклад в развитие оптогенетики, где парапинопсин используется для управления клетками с помощью цвета света".