Открытие о зрении рыб: переход от ультрафиолетового к фиолетовому зрению

Исследователи из Университета Эмори впервые обнаружили рыбу, которая перешла от ультрафиолетового зрения к фиолетовому, то есть к способности видеть синий свет. Это также первый пример, когда животное удалило молекулу, чтобы изменить свой зрительный спектр.

Результаты, связывающие молекулярную эволюцию с функциональными изменениями и возможными факторами среды, были опубликованы 13 октября в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Молекулярная основа перехода

Все изученные ранее рыбы сохраняли ультрафиолетовое зрение, но у рыбы-сабли его нет. Используя генную инженерию, квантовую химию и теоретические вычисления, учёные сравнили зрительные белки и пигменты рыбы-сабли и другой рыбы — светящегося анчоуса. Результаты показали, что рыба-сабля совершила переход, удалив молекулу в положении 86 в цепи аминокислот белка опсина.

"Обычно изменения аминокислот вызывают небольшие структурные изменения, но в этом случае критическая аминокислота была удалена", — говорит эволюционный генетик Сёдзо Йокояма, руководивший исследованием.

Экологический контекст и значение

Рыба-сабля проводит большую часть жизни на глубине 25–100 метров, где ультрафиолетовый свет менее интенсивен, чем фиолетовый, что может объяснить сдвиг в зрении. Светящийся анчоус также обитает на глубине, но, возможно, сохранил УФ-зрение, потому что кормится у поверхности в сумерках мелкими прозрачными ракообразными, которых легче увидеть в УФ-свете.

Это открытие подразумевает, что можно найти больше примеров подобного перехода у разных линий рыб. Сравнение пигментов у рыб в разных средах обитания откроет беспрецедентные возможности для выяснения молекулярных основ адаптаций.

Фундамент для эволюционной биологии

Работа укрепляет подход к изучению естественного отбора, требующий связи конкретных молекулярных изменений с изменениями фенотипа и условиями окружающей среды.

"Эволюционная биология полна аргументов, которые в лучшем случае вводят в заблуждение. Чтобы убедительно доказать механизмы естественного отбора, нужно связать изменения в конкретных молекулах с изменениями фенотипов, а затем связать эти изменения со средой обитания", — отмечает Йокояма.