Открытие показывает, как рыбы-прилипалы понимают, когда нужно «присосаться» к хозяину
Рыбы-прилипалы — одни из самых успешных морских «безбилетников». Мощная присоска позволяет им крепко держаться за тела акул, китов и других хозяев, несмотря на огромную силу сопротивления при движении в океане. Но как эти рыбы чувствуют точный момент, когда им нужно «приземлиться» и присосаться к быстрому хозяину?
Ответ нашли биологи из Технологического института Нью-Джерси (NJIT), лабораторий Friday Harbor Вашингтонского университета (FHL-UW) и Университета Джорджа Вашингтона (GWU).
В статье, опубликованной в Royal Society Open Science, исследователи описали тактильно-сенсорную систему, расположенную в присоске прилипалы. Считается, что она позволяет рыбе остро чувствовать давление контакта с поверхностью хозяина и оценивать силы в океане, чтобы определить момент для прикрепления и корректировать сцепление во время долгих путешествий.
В частности, исследование описывает группы похожих на толкающие стержни тактильных рецепторов (механорецепторных комплексов), встроенных в наружную губу присоски прилипалы. Известно, что подобные структуры помогают другим организмам реагировать на прикосновение и сдвигающие силы.
По словам учёных, это первое описание подобных тактильно-сенсорных комплексов у рыб. Ранее такая структура была известна только у ныне живущих однопроходных млекопитающих — утконоса и ехидны.
«Самое удивительное в этой работе — не только найти у рыб механорецепторный комплекс, о котором ранее не знали, но и то, что другие известные организмы, обладающие им, — это однопроходные. Это показывает, как много нам, интегративным сравнительным биологам, ещё предстоит узнать о сенсорном мире организмов», — говорит ведущий автор исследования Брук Фламманг (NJIT).
Исследуя с помощью различных методов визуализации голову и присоску обыкновенной рыбы-прилипалы (Echeneis naucrates), команда обнаружила эти комплексы: куполообразные выступы на поверхности мягкой тканевой губы, окружающей присоску. Под каждым куполом находится столбик клеток с тремя цепочками везикул, содержащих сенсорные нервы, которые тянутся от эпидермального до дермального слоя присоски. Помимо восприятия контакта, считается, что эти комплексы реагируют на напряжение сдвига, что даёт прилипале обратную связь, если она теряет сцепление и соскальзывает с хозяина.
«Когда мы впервые заметили эти структуры, мы были немного озадачены. Мы знали, что они должны быть сенсорными из-за обилия нервов, но они не были похожи на структуры боковой линии — один из основных способов восприятия среды у рыб. Наконец найти описание толкающе-стержневых рецепторов, известных у ехидн, было так захватывающе... Это подтвердило морфологию, которую мы наблюдали, и вывело нас в область механорецепции, о которой мы изначально не думали, размышляя о том, как прилипалы прикрепляются», — отмечает соавтор Карли Коэн (FHL-UW).
Примечательно, что, изучив семь других видов прилипал, команда обнаружила, что у видов, которые часто «ездят» на более крупных и быстрых хозяевах (например, пелагических парусниковых), количество механорецепторных комплексов почти в два раза больше, чем у видов, предпочитающих более медленных хозяев (например, рифовых рыб).
«На животных, которые плавают очень быстро и где прилипала может испытывать повышенное сопротивление, необходимость распознать потерю контакта и мгновенно скорректировать его более критична, чем на медленно плавающих хозяевах», — поясняет Фламманг.
Обнаруженные у прилипал сенсорные комплексы указывают не только на то, что рыбы могут чувствовать окружающую среду способами, которые ранее не осознавались, но и на то, что специализированные механорецепторы могут быть гораздо более распространённой чертой у базальных позвоночных, чем считалось ранее.
«Интересный аспект в том, что толкающе-стержневые рецепторы в остальном известны только у утконоса и ехидны. Очевидно, нет близкого филогенетического родства между прилипалами и однопроходными, поэтому, вероятно, это означает, что существует много механорецепторов у позвоночных, которые просто не были найдены у широкого круга организмов. Мы надеемся, что эта статья привлечёт внимание других исследователей к сравнительному изучению того, как их организмы чувствуют окружающую среду», — заключает Фламманг.