Пещерным рыбам часто приходится прилагать больше усилий, чтобы найти ограниченное количество еды в пещерах. Учёные попытались выяснить, как ориентируются в темноте пещерные рыбы, у которых даже может не быть глаз. На мексиканских тетрах — слепых пещерных рыбках — продемонстрировали, как работает скрытая генетическая изменчивость. Было обнаружено, что мексиканские пещерные рыбы производят больше гемоглобина через красные кровяные тельца. Слепые пещерные тетры – это действительно очень необычный и интересный вид пресноводных лучеперых рыб, несмотря на отсутствие яркого «оперения» и экспрессивного поведения.
В борьбе с диабетом поможет слепая рыба с "инсулиновой" мутацией (видео)
Тысячи лет назад эти рыбы были перенесены потоками в подземные пещеры, где мало или вообще не было света. Поскольку зрение было бесполезным в темной среде пещер, с течением времени природа перестала предоставлять эти бесполезные органы. Anoptichthys Jordani или слепая пещерная рыба, плавают на всех глубинах; даже в густо засаженных аквариумах и редко врезается в листву. Рыбы оснащены чрезвычайно чувствительными органами, которые предупреждают их о препятствиях на их пути.
Удивительно видеть, как они меняют направление, избегая растений, камней, других рыб и стенок аквариума. Этот вид происходит из Мексики - из Сан-Луис-Потоси, юго-западной части водосборного бассейна, который получает воду из Рио-Тампаона на входе в Рио-Кой. Со времени его первоначального открытия в 1936 году были обнаружены многочисленные другие места пещер, что указывает на довольно обширный диапазон пещер, которые этот уникальный вид называет домом.
Впервые он был импортирован C. Basil Jordan, дилером по аквариумным рыбам в Далласе, штат Техас, в 1936 году. Когда этот новый вид был показан, он стал новейшим ощущением в мире тропических рыб.
Как инструкция для жизни, ДНК является ценным товаром. Устойчивое повреждение этого жизненно важного кода способствует как старению, так и повышению подверженности раку. К сожалению, процесс копирования и чтения ДНК может быть пронизан ошибками, и окружающая нас среда сопряжена с опасностями, начиная от вредных химикатов до ультрафиолетовых лучей, способных изменять генетические последовательности. Но благодаря ряду клеточных машин, способных восстанавливать скомпрометированную ДНК, большинство этих генетических ошибок исправляются без последствий. Среди этих важнейших репаративных возможностей - система фотореактивации, которая использует фермент на солнечной энергии, называемый фотолиазой, для исправления ошибок в ДНК, вызванных воздействием ультрафиолетового излучения.
Этот умный защитный механизм означает, что та же самая опасность, которая наносит ущерб ДНК - солнечный свет - также запускает систему восстановления генетического кода. Млекопитающие и пещерные рыбы довольно разные, но оба приспособились к жизни в темноте. У многих ночных млекопитающих, таких как эта кошка, есть слой ткани в глазу, который улучшает их ночное зрение и делает их глаза "блестящими". И долгое время мы думали, что мы одни. Но ученые начали обнаруживать несколько видов грибов и нематод и некоторых избранных популяций ракообразных в пещерах , которые также утратили свои возможности восстановления ДНК на солнечной энергии.
Новейшее дополнение к темной группе, сомалийские пещерные рыбы, могут быть первыми позвоночными, не относящимися к млекопитающим, которые прошли подобный этап эволюционной истории. Так как же может пещерная рыба напоминать млекопитающего?
Москва, Большой Саввинский пер. II; Адрес редакции: 119435, г.
Позвоночник рыб делится на следующие отделы: 1 туловищный и хвостовой 2 шейный, туловищный и хвостовой 3 шейный, грудной, крестцовый и хвостовой 4 деление на отделы отсутствует У окуня имеется: 1 наружное, среднее и внутреннее ухо 2 среднее и внутреннее ухо 3 только внутреннее ухо 4 специальные органы слуха отсутствуют Проходные рыбы: 1 живут в морях, размножаются в озёрах 2 живут в морях, размножаются в реках 3 живут и размножаются в разных реках 4 живут и размножаются в разных морях Признаки, отличающие рыб от других позвоночных, — 1 наличие позвоночника из 3-х отделов 2 головной мозг из пяти отделов 3 замкнутый круг кровообращения.
Слепая пещерная Тетра
Для последнего исследования Гросс и студенты-биологи Калифорнийского университета Джессика Фридман и Тайлер Боггс, ведущий автор исследования, исследовали гемоглобин в крови пещерных рыб, чтобы выяснить, может ли это объяснить, как они выживают в среде с низким содержанием кислорода в глубоких подземных пещерах. В исследовании Калифорнийского университета изучались пещерные рыбы из трех популяций в мексиканских пещерах под названием Чика, Тинаха и Пачон. В то время как быстрые поверхностные потоки насыщены кислородом, пещерные рыбы живут в глубоких кавернах, где стоячая вода остается нетронутой в течение длительного времени. Исследования показали, что в некоторых из этих стоячих бассейнов растворенного кислорода гораздо меньше, чем в поверхностных водах. Они тратят всю эту энергию. Откуда она берется? Исследователи Калифорнийского университета предположили, что пещерная рыба должна иметь более высокий гематокрит — клиническую меру относительного вклада эритроцитов в цельную кровь.
Эти исследователи ожидали найти больше эритроцитов у пещерных рыб. Биологи Калифорнийского университета исследовали эритроциты обеих рыб и обнаружили, что у пещерных рыб они намного крупнее.
Многих из них люди вылавливают и даже разводят для употребления в пищу. Известны в этой группе и жители подземелий: например, N. Neolissochilus прежде неизвестного вида нашли на северо-востоке Индии, в горах плато Шиллонг.
Северцова АН СССР благодаря любезности профессора Хорста Брикенса из Гамбургского зоологического института получил для научных целей несколько экземпляров рыбок Astyanax mexicanus — ближайших родственниц слепых пещерных рыб, известных у с под названием Anoptichthys Jordani. В настоящее время обеих этих рыб специалисты-систематики относят к одному виду Astyanax fasciatus и — даже к одному подвиду mexicanus [Gery, 1977]. Условно мы стали называть мексиканусами только новых рыб. Обе формы — слепая и зрячая обитают в одних и тех же горных речках Центральной Мексики, причем слепые рыбы встречаются только в несколько пещерных озерах, а зрячие —в надземных участках рек. Иногда в отдаленных пещерах, куда редко добираются ученые экспедиции, удавалось обнаружитъ переходные формы с разной степенью развития глаз и пигментации. Это объясняется проникновением в пещеры где живут слепые рыбы, зрячих или их молоди и последующим скрещиванием двух форм. В аквариуме эти формы тоже легко скрещиваются, и их используют в ряде зарубежных лабораторий для генетических исследований. Ученые полагают, что наземная форма Astyanax fasciatus — непосредственный предок слепых пещерных форм. Пока это единственно известный случай, когда для слепой пещерной формы позвоночного животного считается найденным непосредственный его предок, обитающий в поверхности. По форме тела мексиканусы полностью идентичны слепым рыбам.
Даже крупный глаз существенно не изменяет форму головы. Окраска же у них иная: спинка темная, бока и брюшко серебристые. По туловищу, вдоль средней линии проходит черная полоса, интенсивность окраски которой усиливается от головы к хвосту. У основания хвостового плавника полоса заканчивается ярким черным пятном в виде ромба. Анальный плавник в нормальных условиях имеет бледно-розовый цвет. В зависимости от физиологического состояния рыбы он может становиться то розовым, то лимонным, то желтым. Интересно окрашены глаза — они кажутся то голубыми, то зелеными и при этом как бы светятся. Самцы несколько мельче и стройнее самок. Другое отличие — припухлое брюшко у самок. Половой зрелости в аквариуме мексиканусы достигают в возрасте около 7 месяцев.
Эта же команда из Гарвардской медицинской школы продолжила исследовать геном A. Mexicanus, что и помогло обнаружить в геноме рыбы мутацию, отвечающую за инсулинорезистентность. По мнению ученых, открытие поможет создать новые методы лечения тяжелой наследственной формы сахарного диабета. Инсулинорезистентность, а именно о ней идет речь выше, представляет собой нарушение метаболического ответа организма животного или человека на инсулин. Когда принимает пищу здоровый человек, то в его крови повышается уровень глюкозы. Соответственно, организм реагирует, выбрасывая в кровь гормон инсулин, позволяющий поглощать избыток сахара.
Если же у человека по той либо иной причине развита резистентность к инсулину, то уровень глюкозы в крови всегда высокий. Насколько понять, рыбы вида A. Mexicanus чувствуют себя просто отлично и без инсулина. Ученые были крайне удивлены результатами своей работы. Как уже говорилось выше, нарушение нормальной регуляции глюкозы обычно вызывает большие проблемы в организме, и не одну, а много. А вот рыбам мутация пошла только на пользу.
У людей и животных с высоким содержанием сахара в крови белки не функционируют нормально. А вот на белки пещерных рыб это никак не влияет. Пока что причины того, что у тетры нет проблем с инсулиновой резистентностью, не до конца понятны.
слепые пещерные рыбы могут находить пищу по
Оказалось, что между рыбой и человеком не велика разница в этом. Предыдущие исследования показали, что в прудах или ручьях пресноводных пещер по всему миру обитает большое количество рыб, и что большинство из них частично или полностью утратили способность видеть. У таких рыб также часто встречается потеря глаз. В этой новой попытке исследователи задались вопросом, как рыба может перемещаться в своей среде целенаправленным образом внутри пещер, где часто бывает кромешная тьма. Чтобы выяснить это, исследователи собрали образцы 26 видов слепых пещерных рыб и изучили их анатомию. Их главная цель состояла в том, чтобы выяснить, есть ли у всех них органы, называемые невромастами, которые обычно находятся под кожей по бокам тела или головы рыбы.
Исследователи выяснили, что череп этих рыб асимметричен, что может быть адаптацией для четкой ориентации в пространстве без каких-либо визуальных подсказок. Ученым также удалось определить ген, отвечающий за необычный цвет пещерных рыб. В рамках последнего исследования удалось изучить гемоглобин в крови пещерных рыб, обитающих в мексиканских пещерах Чика, Тинаха и Пачон. Пещерные рыбы живут там, где стоячая вода неподвижна, а кислорода в разы меньше, чем у поверхности.
А как измерить скрытую изменчивость?
В арсенале биологов такой способ имеется. Известно, что в клетке работает особый белок шаперон Hsp90 , он корректирует работу дефектных белков, помогая им принять правильную — «рабочую» — конфигурацию, даже если они составлены неправильным рядом аминокислот. Понятно, что шаперон Hsp90 маскирует истинный генетический полиморфизм, «причесывая» все дефекты. Если этот белок ингибировать, то вся замаскированная генетическая вариабельность так или иначе отразится в морфологии. Ингибировать этот белок научились довольно давно с помощью антибиотика радицикола radicicol.
В экспериментах оплодотворенные икринки, выметанные поверхностными зрячими формами, обрабатывали в течение 7 дней радициколом. У этих эмбрионов шаперон Hsp90 и связанные с ним белки и вправду переставали работать, но действие радицикола было непродолжительным, и через сутки шаперон уже восстанавливал свою активность. Мальков доращивали до 3—4-месячного возраста и измеряли размер глаз и глазниц. Изменчивость диаметра глаз A и глазниц B у мальков поверхностных форм, обработанных радициколом. График из обсуждаемой статьи в Science Эти изменения, как выяснилось, имеют генетическую природу, наследуются.
Наследственный характер проявившихся изменений проверили, скрестив между собой рыбок с самыми маленькими глазами. У потомков мелкоглазых родителей глаза тоже оказались маленькими. Иными словами, когда корректирующий шаперон перестал работать, то проявились скрытые мутации, которые привели к появлению новой портретной серии; и особи с новой морфологией оставили похожее на себя потомство рис. Изменчивость диаметра глазниц A и глаз B у мальков поверхностных форм: в необработанном контроле левый столбик , у обработанных радициколом правый столбик и у потомков мелкоглазых радициколовых родителей средний, коричневый, столбик. График из обсуждаемой статьи в Science Проведя эти измерения, ученые задались вопросом: какие факторы пещерной жизни могли нарушить работу шаперона?
Ведь вполне возможно, что глаза редуцировались у пещерных рыб из-за каких-то других нарушений, не только из-за нарушения экспрессии этого белка.
Этот же ген отвечает за рыжий цвет волос у людей. Ученые также выяснили, что пещерные рыбы спят меньше, чем поверхностные.
Пещерные рыбы живут в глубоких пещерах со стоячей водой, и кислорода там гораздо меньше, чем на поверхности. Исследование образцов взятой у рыб крови показало, что у них больше гемоглобина, но не за счет количества самих эритроцитов, а за счет их увеличенного размера. Увеличение гемоглобина может позволить пещерным рыбам дольше добывать пищу в среде с низким содержанием кислорода.
Им труднее находить пищу, поскольку запасы ее в пещерах ограничены.
Ученые США узнали, как слепые пещерные рыбы выживают в среде с низким содержанием кислорода
Ответ:электромагнитным сигналам, воспринимаемым непосредственно корой больших полушарий головного мозга. Чтобы выяснить это, исследователи собрали образцы 26 видов слепых пещерных рыб и изучили их анатомию. 1. Обоняние: Слепые пещерные рыбы могут использовать обоняние для нахождения пищи. Слепые тетры — необычные рыбы из семейства лучеперых, которые потеряли зрение в результате эволюции. Американские генетики выяснили, почему это произошло.
Интересные факты о слепых рыбках
- Слепые пещерные рыбы могут находить пищу по. Слепая пещерная рыба. Как создать условия
- Путешествие слепой пещерной рыбы
- Ученые выяснили, как слепые пещерные рыбы выживают в среде с низким содержанием кислорода
- Ученые США узнали, как слепые пещерные рыбы выживают в среде с низким содержанием кислорода
- Слепые карповые оказались самыми большими пещерными рыбами в мире
Остались вопросы?
Открытие ланцетника Ковалевским О. В. сыграло большую роль в развитии биологической науки, так как позволило 1) расширить представления о многообразии животных. Слепые рыбы, обитающие в подземных пещерах, где никогда не бывает света, тоже имеют внутренние часы, которые не "сверяются" по Солнцу и отмеривают до 47 часов в одних рыбьих "сутках". колебаниям воды, улавливаемым боковой линией Колебания воды улавливает боковая линия, признак рыб. Блеклые и абсолютно слепые, они достигают более 40 сантиметров в длину, что делает их самыми большими рыбами из всех, живущих в скудных условиях пещер. колебаниям воды, улавливаемым боковой линией Колебания воды улавливает боковая линия, признак рыб.
Слепые пещерные рыбы могут находить пищу по
Рыба ориентируется с помощью боковой линии, которая улавливает малейшие изменения подводного давления в пещере, а также ей помогают в этом вкусовые рецепторы, расположенные на голове. Примечательно, что отвечающий за зрение средний мозг у слепых тетр меньше, чем у зрячих, а отсутствие зрения они компенсируют большим количеством вкусовых рецепторов и всеядностью. Почему же происходит такая удивительная метаморфоза с этими мексиканскими рыбами? Ведь поначалу они не отличались от представителей своего вида и имели обычные глаза, но после того, как переселились в подводные пещеры, постепенно приобрели эту особенность. Биологи исследовали геном астианакса мексиканского и не нашли выраженных мутаций, которые могли бы повлиять на такое аномальное развитие органов зрения. В результате дальнейшего исследования были выявлены случаи изменения экспрессии генов, которые не затрагивают последовательности ДНК.
Из 100 образцов 75 были отправлены в Иорданию в Техасе, и все они прибыли живыми. Их оказалось совсем не сложно сохранить. Они приняли все виды пищи, как только она была предложена, и очень скоро после приезда он смог успешно их разводить.
Почти все рыбы слепых пещер, найденные в магазинах сегодня, можно проследить по оригинальным 75, доставленным в Даллас в 1936 году. Поскольку Джордан продолжал экспериментировать, он неожиданно обнаружил, что новый вид необычно подходит для аквариума. Он воспроизводился самопроизвольно без затруднений и максимально легко приспосабливался практически ко всем мыслимым условиям аквариума. Рыба блестящего серебристого цвета, плавники кремовые. У крупных самок первые лучи анального и брюшного плавников розовые. Слепота не является помехой, поскольку в тот момент, когда крышка аквариума поднимается, эти покорные рыбы становятся активными и острыми; они первыми получают пищу, живую, замороженную или сушеную. Если что-нибудь съедобное будет дано в темное время суток, у слепых пещерных рыб есть явные преимущества перед всеми рыбами со зрением.
Результаты были опубликованы 11 сентября в журнале Science Advances. По словам Дэмиана Морана Damian Moran , возглавляющего исследования, большого количества энергии требуют фоторецепторы — светочувствительные нейроны сетчатки глаза. Если же животное обитает в постоянной темноте, ему не нужны глаза, потому что они не помогают ему добыть пищу или избежать встречи с хищником.
Рыбы также пользуются инструментами. Брызгуны стреляют водяными струями, клыкастые губаны подбирают двустворчатых моллюсков и разбивают их раковины, ударяя ими о каменные наковальни. Атлантическая треска изобрела новый способ питаться, используя самодельные инструменты. Несколько лет назад в норвежской исследовательской лаборатории три трески в двух разных аквариумах случайно запутали свои идентификационные бирки в веревке, высвобождавшей корм из автоматической кормушки. Все три рыбы быстро сообразили, что так можно скорее получить пищу, чем если дергать за веревку ртом, поскольку в этом случае им перед едой сначала нужно было выплюнуть веревку. Эти три рыбы оттачивали свои навыки, пока не научились умело цепляться бирками за веревку кормушки, дергать ее, разворачиваться и проглатывать еду.
Другой признак развитых когнитивных способностей рыб заключается в том, что они предпочитают использовать то одну, то другую сторону своего тела и мозга 4. Многие рыбы предпочитают смотреть на незнакомые предметы или высматривать опасность либо правым, либо левым глазом. В стае некоторые рыбы предпочитают следить за своими товарищами левым глазом и поэтому проводят большую часть времени на правой стороне группы, а другие все делают наоборот. Возможно, стаи выдерживают идеальный баланс между правосмотрящими и левосмотрящими рыбами, и в результате они наблюдают друг за другом и сохраняют строй, при этом высматривая хищников глазами, обращенными наружу. Предположительно, такая асимметрия обработки и анализа информации лежит в основе нашей способности делать несколько дел одновременно и участвует во многих аспектах человеческого поведения. Например, за многие аспекты языковых способностей обычно отвечает левое полушарие головного мозга, оно контролирует речь, способности к чтению и письму.
Важным аспектом интеллекта является то, как особи взаимодействуют друг с другом — т. В статье, опубликованной в 2012 г. Акул обучили нажимать на цель для получения еды так же, как делала Юджини Кларк со своими акулами, включая ту, что она подарила японскому принцу. Когда акул держали с другими особями, которые уже знали, что надо делать, они учились быстрее, чем те, кто общался с неинформированными сородичами. Самцы цихлид в озере Танганьика могут понять свое место в строгой социальной иерархии, просто наблюдая за схватками между другими самцами. Известные как астатотиляпии Бартона, эти агрессивные маленькие рыбки проводят много времени в борьбе за новые территории.
Пары самцов вступают в ожесточенные схватки, длящиеся до тех пор, пока один из них не признает поражение. Победителя легко заметить: он удерживает свою позицию и сохраняет яркие черные полосы между глазами, тогда как полосы его противника исчезают, а сам он уплывает. Исследователи из Стэнфордского университета под руководством Логана Гросеника устроили несколько драк между астатотиляпиями, которых они обозначили латинскими буквами от А до Е.
Остались вопросы?
Ученые определили, почему слепая пещерная тетра вида Astyanax mexicanus потеряла зрение. Было обнаружено, что мексиканские пещерные рыбы производят больше гемоглобина через красные кровяные тельца. Anoptichthys Jordani или слепая пещерная рыба плавает на всех глубинах; даже в густо засаженных аквариумах и редко врезается в листву. 3. Слепые пещерные рыбы могут находить пищу по.
Слепые пещерные рыбы могут находить пищу по. Слепые пещерные рыбы
Если же животное обитает в постоянной темноте, ему не нужны глаза, потому что они не помогают ему добыть пищу или избежать встречи с хищником. Исследователи также обнаружили, что средний мозг отвечающий за зрение у слепых мексиканских тетр намного меньше, чем у тех видов, которые способны видеть. Отсутствие зрения слепые тетры компенсируют большим количеством вкусовых рецепторов и всеядностью.
Астианаксы мексиканские латинское название слепых тетр живут в подводных пещерах, практически лишенных источников освещения. Из-за отсутствия света они не имеют пигментации, их чешуя бледно-розовая, тогда как зрячий вид тетр окрашен довольно ярко. Тысячи лет обитания в темных гротах лишили рыб органов зрения. Верней, у мальков при рождении они имеются, но по мере роста глаза постепенно затягиваются кожей. Рыба ориентируется с помощью боковой линии, которая улавливает малейшие изменения подводного давления в пещере, а также ей помогают в этом вкусовые рецепторы, расположенные на голове. Примечательно, что отвечающий за зрение средний мозг у слепых тетр меньше, чем у зрячих, а отсутствие зрения они компенсируют большим количеством вкусовых рецепторов и всеядностью.
Поскольку у этих рыб отсутствует зрение из-за длительного приспособления к жизни в темноте пещер, другие чувства становятся для них более важными. Обоняние: Слепые пещерные рыбы могут использовать обоняние для нахождения пищи. Они могут почувствовать запах пищи воды и направиться к источнику запаха. Слух: Рыбы способны чувствовать вибрации и звуки в воде, которые могут исходить от движущейся добычи или других животных.
В исследовании изучались пещерные рыбы из трех популяций в мексиканских пещерах Чика, Тинаха и Пачон. В то время как быстро движущиеся поверхностные потоки насыщены кислородом, пещерные рыбы живут в глубоких пещерах, где стоячая вода остается неподвижной в течение длительных периодов времени. Установлено, что в некоторых из этих стоячих водоемов растворенного кислорода гораздо меньше, чем в поверхностных водах. Анализ крови показал, что у пещерных рыб больше гемоглобина, чем у поверхностных рыб. Исследователи Калифорнийского университета предположили, что у пещерных рыб должен быть более высокий гематокрит — клинический показатель относительного содержания эритроцитов в цельной крови. Биологи изучили эритроциты обеих рыб и обнаружили, что эритроциты пещерных рыб были намного больше. По словам Гросса, увеличенный гемоглобин может позволить пещерным рыбам дольше добывать пищу в среде с низким содержанием кислорода.