Обнаружены "бифокальные линзы" у рыб мангровых зарослей

Рыба "с четырьмя глазами", которая одновременно видит над и под поверхностью воды, стала ярким примером того, как экспрессия генов позволяет организмам адаптироваться к окружающей среде.

Грегори Л. Оуэнс, аспирант Университета Британской Колумбии, обнаружил резкое разделение между верхней и нижней частями глаз у Anableps anableps — рыбы длиной 15–30 см, близкородственной гуппи. Результаты опубликованы онлайн в Biology Letters.

Четырёхглазая рыба проводит большую часть жизни у поверхности воды в мангровых болотах Центральной Америки и севера Южной Америки, питаясь летающими насекомыми и водорослями. Верхняя половина её глаз находится над водой, а нижняя — погружена.

Её опсиновые гены, кодирующие световые рецепторы глаза, очень похожи на гены других видов рыб, не видящих над водой. Поэтому было неизвестно, адаптированы ли глаза четырёхглазой рыбы к воздушному и водному свету одновременно.

Оуэнс, проводя исследование для магистерской степени в Университете Виктории, искал ответ в том, как экспрессируются опсиновые гены. Он создал несколько молекулярных зондов, которые, при нанесении на сетчатку, связывались с определённой матричной РНК (mRNA) опсиновых генов — молекулами, переводящими ДНК в синтез белка.

Определив тип и распределение mRNA в сетчатке, Оуэнс обнаружил чёткое разделение светочувствительности. Одна часть сетчатки, подверженная воздушному свету, имеет колбочки (нейроны, преобразующие свет в сигналы мозга), чувствительные к зелёным длинам волн, преобладающим в воздухе. Другая часть сетчатки, подверженная водному свету, имеет колбочки, более настроенные на жёлтые длины волн мутной воды. При этом весь глаз чувствителен к другим длинам волн — от ультрафиолетовых до синих.

"Мы ожидали некоторой разницы между разными частями глаза, но не настолько dramatic", — говорит Оуэнс, который сейчас получает докторскую степень в Департаменте ботаники UBC.

Джон Тейлор, доцент биологии Университета Виктории, курировавший работу Оуэнса, отметил, что это исследование — часть более крупной программы по изучению опсинов рыб, исследующей дупликацию генов. Обычно дублированные гены становятся нефункциональными из-за мутаций — но не в этом случае.

"Исследование Грега показывает, как дупликация генов может привести к инновации — в данном случае каждая половина глаза получает свой собственный дубликат, адаптированный к её конкретным потребностям", — говорит Тейлор.