Зрительные системы африканских видов цихлид, которые развивались в спокойных прозрачных озерах, насыщенных солнечным светом, достаточно хорошо изучены. Но новый анализ, проведенный Университетом Мэриленда и Государственным университетом Сан-Паулу в Бразилии, впервые позволил взглянуть на зрение у цихлид, обитающих в мутной илистой воде бассейна Амазонки в Южной Америке. Исследователи обнаружили, что у трех избранных видов амазонок несколько генов опсина были отключены или полностью потеряны.
В исследовательской статье, опубликованной 20 декабря 2016 года в журнале Molecular Ecology, описывается, как три вида амазонских цихлид адаптировались к темной световой среде бассейна Амазонки, которая поддерживает более длинные волны света, такие как красный и оранжевый.
Южноамериканские и африканские цихлиды отделились от общего предка около 100 миллионов лет назад, после того как суперконтинент Гондвана разделился и сформировал оба современных континента. Важные экологические изменения привели к тому, что южноамериканские цихлиды пошли по пути, который сильно отличался от их африканских родственников.
"В чистой воде лучше всего пропускают короткие волны света. Вот почему океаны и большие глубокие пресноводные озера, как некоторые в Африке, кажутся зелеными и синими.
Но в таких реках, как Амазонка, много ила и органических веществ, которые блокируют короткие волны », — сказала Карен Карлтон, профессор биологии в UMD и старший автор исследования. «Мы обнаружили, что этих различий достаточно для того, чтобы амазонские виды теряли или отключали некоторые опсины, которые обнаруживают короткие волны."
Коллеги Карлтона из Университета Сан-Паулу во главе с Сезаром Мартинсом секвенировали геномы трех амазонских видов, распространенных в аквариумной торговле: пресноводной рыбы-ангела (Pterophyllum scalare), Discus (Symphysodon Discus) и Oscar (Astronotus ocellatus). Из семи генов опсина, известных у африканских цихлид, один ген опсина был полностью потерян у всех трех амазонских видов. Кроме того, каждый из других генов опсина был отключен по крайней мере у одного вида.
Затем команда Карлтона из UMD определила, какие гены были включены для производства белков опсина у этих видов. Хотя механизмы потери генов или изменения регуляции были немного разными у каждого вида, исследователи обнаружили, что все три вида экспрессируют одни и те же три белка опсина. Этот специфический набор белков опсина особенно хорошо подходит для красных и оранжевых длин волн света, которые преобладают в водах Амазонки.
«Южноамериканские цихлиды не так разнообразны, как их африканские сородичи. Но они по-прежнему очень красочные, что делает их популярными в аквариумистике », — сказал Даниэль Эскобар-Камачо, аспирант биологических наук Университета Мэриленд и первый автор исследования. "Мне интересно узнать больше о том, как они воспринимают мир."
Эскобар-Камачо и Карлтон были удивлены, увидев, что все три вида полностью потеряли гены.
«У трех разных родственных видов каждый, казалось, терял гены по-своему», — сказал Карлтон. "На раннем этапе это было не одно событие — казалось, что каждый вид приобрел эту чувствительность по-своему. Мы узнаем, что генетика зрения невероятно разнообразна.
Гены появляются и исчезают намного быстрее, чем я ожидал."
Эскобар-Камачо планирует изучить зрение у другой группы южноамериканских рыб: харакообразных, в которую входят пираньи и неоновые тетры. Он также хотел бы продвинуть эту работу с цихлидами на шаг вперед.
"Я хочу доказать, что цихлиды обладают цветовым зрением. Мы показали это с точки зрения молекулярной биологии: они имеют гены опсинов и экспрессируют пигментные белки », — сказал Эскобар-Камачо. "Но я хочу пойти еще дальше и доказать, что. Я работаю над обучением рыбок отличать один цвет от другого."
