V extrémních podmínkách mořských hlubin vidí ryby překvapivě i barevně

Jen na málokterém místě na Zemi panují tak extrémní podmínky jako v mořských hlubinách. Hlubokomořské organismy se musejí vypořádat jak s obrovským tlakem, tak s nedostatkem světla či s absencí orientačních bodů, které jim dovolí “nekonečný” prostor hlubokého moře rozčlenit a umožnit tak hledání kořisti či potenciálních partnerů.

U hlubokomořských ryb, které jsou v tomto prostředí dominantními predátory, nacházíme hned několik úrovní adaptací na omezené světelné podmínky. “My jsme se v našem výzkumu zabývali problémem na úrovni analýzy samotných fotoreceptorových buněk, tedy tyčinek a čípků na oční sítnici, a jejich světločivných pigmentů,” popisuje podstatu výzkumu Zuzana Musilová z katedry zoologie PřF UK, která je první ko-autorkou nové studie.

“Zaměřili jsme se na dvě věci: sledovali jsme genom ryb, nejen hlubokomořských. Využili jsme celogenomová data z celých 101 taxonů napříč skupinami kostnatých ryb (Teleostei). Dále jsme se zaměřili na genomy ryb hlubokomořských a pátrali jsme po známkách toho, že tyto ryby žijí v takto specifickém prostředí,” popisuje Musilová.

Související

Ilona Cílková

Blíží se šestý masový zánik druhů: Za 100 let…

Martin Pokorný

Vědci varují: Biodiverzita druhů klesá na celém…

Hlubokomořské prostředí má jistá specifika. Kromě toho, že se zde snižuje světelná intenzita, tedy počet fotonů, které projdou vodním sloupcem, se také zužuje barevné spektrum – do hlubin proniká v podstatě už jen střední, modro-zelená část světelného spektra. Propátrávání genomů přineslo důležitou informaci: rybám žijícím ve velkých hloubkách často chybí geny zodpovědné za vidění v okrajových částech viditelného spektra, tedy tyto ryby ztratily geny pro citlivost v UVa červené barvě.

Analýzy genomů také ukázaly, že některé geny se během evoluce u hlubokomořských ryb naopak namnožily. Gen pro tyčinkový světločivný pigment rodopsin, který je u obratlovců obvykle zodpovědný za černobílé vidění za snížených světelných podmínek, se u některých skupin hlubokomořských ryb vícenásobně zduplikoval a to dokonce ve třech vývojových liniích nezávisle na sobě. U druhu beztrnovky stříbřité (Diretmus argenteus) vědci objevili namísto jedné dokonce 38 kopií tohoto genu, což je mezi obratlovci naprostý unikát.

Otázkou zůstává, jak celou tuto složitou strukturu změn hlubokomořské ryby využívají. “Mysi myslíme, že by mohlo jít o jistou formu barevného vidění, které ale funguje úplně jinak než jak ho známe u jiných živočichů,” zamýšlí se Zuzana Musilová. U obratlovců se barevného vidění vždy účastní čípky.

Zde však máme příklad ryby, která má pouze tyčinky a přitom je schopna díky různým změnám v některých rodopsinových genech vidět barvy. Zatím však není známo, jakým způsobem se realizuje vidění na vyšší fyziologické úrovni, tedy jak se konkrétní vjem posílá dále nervovou soustavou.

“Beztrnovka stříbřitá, kterou jsme zkoumali hlavně kvůli vysokému počtu kopií rodopsinových genů, se živí korýši, kteří produkují barevné bioluminescentní signály a mohou být tedy díky této adaptaci snadněji k rozpoznání – ryba se tak může zaměřit na nejchutnější kořist,” říká Musilová. Záhadou však stále zůstává, proč mají tyto ryby rodopsinů tolik, když podle standardních modelování by měly stačit dva, snad i jeden typ. Na tuto otázku budou muset odpovědět další výzkumy.