Некоторые животные умеют быстро меняться. Возьмем бородавку, рифовую рыбу с заостренной мордой, которая за миллисекунды может изменить цвет от жемчужно-белого до пятнисто-коричневого и красноватого, приспосабливаясь к меняющимся условиям на дне океана.
Ученые давно подозревали, что животные с быстро меняющимися цветами не только полагаются на свои глаза, чтобы приспособить свой внешний вид к окружающей среде, но и чувствуют свет своей кожей. Но как именно работает «кожное зрение», остается загадкой.
Теперь генетический анализ свиней дает новые данные, объясняющие, как они это делают. В новом исследовании, проведенном учеными из Университета Дьюка, показано, что кожа свиней воспринимает свет не так, как глаза.
Результаты показывают, что светоощущение развивалось отдельно в двух тканях, говорит Лори Швайкерт, научный сотрудник Зонке Йонсен, профессор биологии Университета Герцога.
При «кожной фоторецепции», как ее называют, кожа не позволяет животным воспринимать детали так, как они это делают глазами, сказал Швейкерт. Но он может быть чувствителен к изменениям яркости или длины волны, например к движущимся теням, отбрасываемым приближающимися хищниками, или к колебаниям света, связанным с разным временем суток..
Schweikert, Johnsen и Duke, постдокторский сотрудник Боб Фитак, сосредоточился на кабановой рыбе, или Lachnolaimus maximus, которая проводит свое время на мелководье и коралловых рифах в западной части Атлантического океана, от Новой Шотландии до северной части Южной Америки. Он может сделать свою кожу беловатой, чтобы слиться с песчаным дном океана и спрятаться от хищников или устроить засаду. Или он может приобретать яркий контрастный рисунок, чтобы выглядеть угрожающе или привлекать партнера.
Ключом к этим преобразованиям являются специальные содержащие пигмент клетки, называемые хроматофорами, которые при активации светом могут распределять свои пигменты или группировать их, чтобы изменить общий цвет или рисунок кожи.
Исследователи взяли кусочки кожи и сетчатки одной самки борова, выловленной у Флорида-Кис, и проанализировали все ее гены или транскрипты РНК, чтобы увидеть, какие гены были включены в каждой ткани.
Предыдущие исследования других животных, меняющих цвет, включая каракатиц и осьминогов, показали, что тот же молекулярный путь, который обнаруживает свет в глазах, мог быть использован для восприятия света в коже.
Но Швейкерт и его коллеги обнаружили, что кожа боровой рыбы работает по-другому. Почти ни один из генов, участвующих в обнаружении света в глазах борова, не активировался в коже. Вместо этого данные свидетельствуют о том, что кожа борова зависит от альтернативного молекулярного пути восприятия света, цепной реакции с участием молекулы, называемой циклическим АМФ.
То, как «кожное зрение» боровой рыбы дополняет информацию от глаз, чтобы контролировать свет в их окружении и вызывать изменение цвета, остается неясным, сказал Швейкерт. Светочувствительная кожа может предоставить информацию об условиях за пределами поля зрения животного или за пределами диапазона длин волн, которые может уловить глаз.
Вместе с предыдущими исследованиями «результаты показывают, что рыбы нашли новый способ «видеть» своей кожей и быстро менять цвет», - сказал Швейкерт.