Ученые впервые показали, что хрупкие звезды используют зрение, чтобы вести себя через яркие коралловые рифы, благодаря ловкому трюку с изменением цвета.
Международная группа под руководством исследователей из Музея естественной истории Оксфордского университета описала новый механизм зрения у красной хрупкой звезды Ophiocoma wendtii, родственника морских звезд и морских ежей, который живет в ярком и сложном рифы Карибского моря. Их выводы опубликованы сегодня в журнале Current Biology.
Этот вид впервые привлек внимание ученых более 30 лет назад благодаря своей резкой смене цвета днем и ночью и сильному отвращению к свету. Недавно исследователи продемонстрировали, что O. wendtii покрыта тысячами светочувствительных клеток, но точное поведение, которое они контролируют, оставалось загадкой. Новое исследование показывает, что O. wendtii способен видеть визуальные стимулы и что характерное для него изменение цвета может играть важную роль в обеспечении зрения.
Лорен Самнер-Руни, научный сотрудник Музея естественной истории Оксфордского университета, изучающая необычные зрительные системы, несколько лет работала с офиокомой в Смитсоновском институте тропических исследований в Панаме и в Музее природы в Берлине. Вместе с членами команды из Музея природы, Лундского университета и Технологического института Джорджии Самнер-Руни провел сотни поведенческих экспериментов, чтобы проверить «зрение» хрупких звезд.
«Эти эксперименты дали нам не только первое доказательство того, что любая хрупкая звезда способна «видеть», - говорит Самнер-Руни, - но и только второй известный пример зрения у любого животного без глаз.«Животные смогли найти области контраста, которые, по мнению исследователей, могут имитировать структуры, которые могли бы предложить укрытие от хищников. Хотя кажется, что их зрение очень грубое, на многолюдных тропических рифах потревоженные офиуры никогда не заглядывают слишком далеко. сделать рывок к ближайшему укрытию.
Однако неожиданное открытие подняло новые вопросы о том, как работает эта зрительная система. «Мы были удивлены, обнаружив, что ответы, которые мы наблюдали в течение дня, исчезли у животных, тестируемых ночью, но светочувствительные клетки, казалось, все еще были активны», - говорит Самнер-Руни.
Команда решила попытаться определить, что вызвало этот резкий сдвиг в поведении, исключив возможные факторы, такие как потеря мотивации и низкая интенсивность света, затрудняющая зрение. Единственное, что они не могли исключить, это характерное для O. wendtii изменение цвета от темно-красного днем до бежевого ночью. Ранее команда Самнера-Руни показала, что другая близкородственная хрупкая звезда, Ophiocoma pumila, также покрыта датчиками света, но она не демонстрирует такого же изменения цвета. Любопытно, что этот более бледный вид также не прошел тест на зрение.
Сочетая набор методов, исследователи реконструировали цифровые модели отдельных светочувствительных клеток у двух видов, с темной дневной пигментацией O. wendtii и без нее. Они продемонстрировали, что в течение дня пигмент ограничивал свет, достигающий датчиков, под более узким углом, что соответствует их предполагаемому визуальному разрешению. Без этого пигмента - у O. pumila или ночью у O. wendtii - свет мог достигать сенсоров под гораздо более широким углом, делая зрение невозможным.
«Это очень захватывающее открытие, - объясняет Самнер-Руни. «30 лет назад было высказано предположение, что изменение цвета может быть ключом к светочувствительности офиокомы, поэтому мы очень рады возможности заполнить некоторые из оставшихся пробелов и описать этот новый механизм».
Хотя это первая визуальная система, предложенная для работы с изменением цвета всего тела, ученые также выявили потенциальное сходство с морским ежом, дальним родственником хрупких звезд. Только один вид морского ежа «прошел» те же тесты на зрение, и он также независимо меняет цвет в зависимости от уровня освещенности. Будущая работа проверит, может ли этот морской еж, единственное животное в мире, которое, как известно, видит без глаз, использовал тот же трюк, что и офиокома.