Даже рыбацкая пряжа продала бы китовую акулу подешевле. Эти рыбы — самые большие на планете — достигают 18 метров в длину и весят столько же, сколько два слона. Превосходная степень на этом не заканчивается: китовые акулы также имеют один из самых длинных вертикальных диапазонов среди всех морских существ, фильтруя питание с поверхности океана почти на 2000 метров вниз в чернильную бездну.
Плавание между яркими поверхностными водами и черным как смоль глубоким морем должно напрягать глаза акулы, делая их образ жизни невозможным. Но теперь исследователи обнаружили генетическую связь, которая препятствует этому.
Исследование, опубликованное на этой неделе в Труды Национальной академии наук, указывает на генетическую мутацию, которая делает зрительный пигмент в сетчатке китовой акулы более чувствительным к изменениям температуры. В результате пигменты, воспринимающие синий свет в темноте,активируются в холодных морских глубинах и деактивируются, когда акулы возвращаются на ароматную поверхность, чтобы поестьчто позволяет им расставлять приоритеты в разных частях своего зрения на разной глубине.. По иронии судьбы, генетическое изменение удивительно похоже на то, что приводит к деградации пигментов в сетчатке глаза человека, вызывая куриную слепоту.
Остается неясным, почему китовые акулы ныряют так глубоко. Поскольку на этих глубинах добычи мало, такое поведение может быть связано со спариванием. Но что бы они ни делали, акулы полагаются на светочувствительный пигмент в своей сетчатке, называемый родопсином, чтобы ориентироваться в темных водах. Хотя пигменты менее полезны в солнечных местах обитания, они помогают многим позвоночным, в том числе людям, обнаруживать свет в тусклой среде. В глубоком море пигменты родопсина в глазах китовой акулы специально откалиброваны, чтобы видеть синий свет — единственный цвет, который достигает таких глубин.
Предыдущие исследования выявили обитающих на дне облачных кошачьих акул (Скилиорин торазаме) иметь аналогично откалиброванные пигменты в их глазах чтобы увидеть синий свет. Но эти маленькие акулы довольствуются глубиной, что делает китовых акул единственными известными акулами, имеющими эти пигменты на мелководье. В более светлых водах эти чувствительные к синему свету пигменты могут мешать видеть другие виды света, но китовые акулы все еще могут легко маневрировать, собирая морепродукты пылесосом.
Чтобы выяснить, что делает зрение китовой акулы таким универсальным как в светлых, так и в темных водах, Сигэхиро Кураку, биолог-эволюционист из Японского национального института генетики, и его коллеги препарировали глаз акулы-зебры, близкого родственника китовых акул, часто посещающего кораллы. рифы и имеет гораздо более ограниченный вертикальный диапазон. Они сравнили генетическую информацию, которую они извлекли из ткани полосатой акулы, с ранее опубликованными данными о геноме китовой акулы, чтобы определить, где различается генетический код двух акул.
Они выявили два участка — участки 94 и 178 в ДНК акулы — где произошли мутации, изменившие аминокислотный состав белка родопсина. Мутация в сайте 94 была особенно интригующей. Такая же аминокислотная замена встречается у черной трески, глубоководного обитателя Антарктиды, который также может видеть синий свет. Это привело команду к выводу, что «синее смещение» в зрении китовой акулы в первую очередь связано с мутацией в участке 94.
Китовые акулы и черная треска — не единственные организмы с мутацией в участке 94. У людей генетическое изменение в этом месте снижает стабильность и эффективность пигментов родопсина в сетчатке, вызывая состояние, известное как врожденная стационарная куриная слепота. Страдающие имеют проблемы со зрением в условиях низкой освещенности.
Исследователи предполагают, что аналогичный процесс разворачивается в сетчатке китовых акул. Манипулируя аминокислотами, которые встречаются в участках 94 и 178 в тканях кита и акулы-зебры в лаборатории, они обнаружили, что пигменты родопсина рыб становятся менее стабильными и разлагаются при более высоких температурах. Это означает, что их синие светочувствительные пигменты, вероятно, более эффективны в более глубоких и холодных водах, чем на более теплой поверхности.
В результате зрение китовых акул меняется, когда они мигрируют вверх и вниз по толще воды, потому что изменение температуры активирует и деактивирует их чувствительные к синему свету пигменты. «Голубое зрение китовых акул включается в глубоких водах, а вблизи поверхности оно отключается», — говорит Кураку. Настройка этих пигментов на меньших глубинах позволяет акулам видеть спектр доступных цветов, а не сосредотачиваться только на синем свете.
Несколько других глубоководных ныряльщиков, таких как кашалоты, используют аналогичную стратегию, настраивая свои пигменты для фильтрации синего света на темных глубинах, отмечает Джеффри Фасик, визуальный эколог из Университета Тампы, который не участвовал в новом исследовании.
Но что отличает китовых акул, так это то, что они извлекают выгоду из мутации, которая разрушает пигменты. «Это интригует, потому что животному не должно быть выгодно эволюционировать, чтобы получить эту мутацию, но она распространяется среди видов», — говорит Фасик. «Они подстраивают свою чувствительность к доступному свету».