Для рыб запах страха — это сахар
Когда одна рыба получает травму, вся стая в страхе уплывает, получив сигнал от загадочного вещества, известного как «Schreckstoff» (с нем. — «пугающий материал»). Исследователи, опубликовавшие работу 23 февраля онлайн в журнале Current Biology издательства Cell Press, выяснили, из чего на самом деле состоит этот «пугающий материал».
В этом химическом коктейле содержится особый тип сахара, в изобилии присутствующего в коже рыб. Когда рыба ранена, фрагменты этого сахара, известного как хондроитинсульфат, предупреждают других рыб поблизости.
«Наши результаты дают решение 70-летней загадки: природы этого сигнала тревоги», — говорит Суреш Джесутасан из Нейронаучного исследовательского партнёрства A*Star и Высшей медицинской школы Duke/Национального университета Сингапура.
Хондроитинсульфат является основным компонентом кожи рыб, и его расщепление — вероятно, запускаемое ферментами, высвобождаемыми при травме — по-видимому, и есть ключ.
Новое исследование показывает, что Schreckstoff и эти сахарные фрагменты регистрируются в определённой части мозга рыбки данио-рерио. Эта область в обонятельной луковице, обрабатывающей запахи, включает загадочный класс сенсорных нейронов, известных как криптные клетки.
Исследователи предполагают, что эти нейроны могут быть специализированы для обнаружения сахарного сигнала тревоги. «Эта область обонятельной луковицы имеет уникальные проекции к высшим центрам мозга, — говорит Джесутасан, — поэтому может существовать особая цепь, опосредующая аспекты врождённой реакции страха».
Результаты идентифицируют новый класс одорантов для рыб. Это также помогает объяснить, как этот сигнал «опасности» мог эволюционировать, несмотря на то, что он не приносит особой пользы своему отправителю. Эти фрагменты сахара естественным образом высвобождаются при травме, независимо от того, может ли кто-то их учуять. Рыбы, способные уловить этот запах и спастись бегством, с большей вероятностью выживут и дадут потомство.
Однако загадки остаются. Например, некоторые виды рыб чувствуют сигналы тревоги, выпущенные близкородственными видами, но слабее реагируют на сигналы от более дальних родственников. Эта тенденция предполагает, что фрагменты хондроитина могут быть разных «вкусов», и исследователи теперь заинтересованы в проверке, будут ли те же фрагменты, которые вызывают страх у данио-рерио, вызывать реакцию и у других видов.
В конечном счёте, это открытие может привести к новому пониманию природы самого страха.
«Эти результаты подчёркивают полезность рыбки данио-рерио как системы для исследования нейронной основы врождённого страха, — сказал Джесутасан. — Учитывая прозрачность личинок рыб, можно с разрешением на уровне одной клетки увидеть, что происходит во всём мозге, когда организм обнаруживает опасность. Это позволит нам в будущем выяснить, как нейроны, как группа, регулируют поведение и эмоциональные реакции».