Как рибата без очи настройва биологичния си часовник

При всички животни и растения има биологичен часовник- специален физиологичен механизъм, който определя дневния ритъм на живот. Дневните, или циркадните, ритми се определят, когато ни се спи, а когато бодърствуваме, от тях зависи хранителното поведение, нивото на кръвното налягане и много други неща в организма. Нарушението на дневния ритъм може да послужи за причина на различни здравословни проблеми, от нервно разстройство до заболяване на сърдечно-съдовата система. В такъв случай е очевидно, че тези часове трябва да се приспособят към промяната на деня и нощта, т.е. един нормален 24 часов ден.

Действително, механизма на циркадните ритми зависи от дейността на фоторецепторите, които информират нервната система и целия организъм за текущото време. Но как в такъв случай постъпват различните видове слепи по рождение животни, които прекарват целия си живот в тъмнина.

Едно от тези животни е – рибата без очи Phreatichthys andruzzii, която живее в подземните водоеми на територията на сомалийската пустиня. Смята се, че тя е отишла под земята преди 2,6 млн.години. И ако някога е имала понятие от 24-часов дневен ритъм, то всички следи отдавна е трябвало да изчезнат от паметта й. Но без такава ритмична регулация могат да живеят само бактериите, дори и при тях някой видове са успели да получат дневен цикъл. Живота в тъмнина трябва да доведе не само до загуба на очите: при P. andruzzii трябва да се изработи някакъв друг ориентир, от който би могла да регулира вътрешния си часовник.

Група учени от различни европейски институти сравнили работата на биологичния часовник на рибите P. andruzzii и нейните родственици от същото семейство шаранови- аквариумното данио- рерио. На периодичната, с интервал от 12 часа, смяна на тъмнината и светлината подземната риба не реагирала никак. Данио-рерио, естествено, демонстрирало обичайния дневен 24 часов цикъл. Учените открили, че при P. andruzzii не работят два фоточувствителни протеини, и ги заменили с аналогични от данио-рерио. След тази операция пещерната риба започнала да реагира на 12 часовата смяна на деня и нощта. Това позволило да се направи извод, че основния механизъм на биологичния часовник при нея е нормален, просто се оказало че един от дейталите е счупен, условната молекулярна “пружина”, реагираща на светлината.

Но този извод не е верен напълно. Изяснило се, че молекулярната “пружина” не само е счупена, а е сменена с друга. Часовете на сляпата риба били пригодени към обедното време – и във връзка с това имали периодичност от 47 часа. Храносмилателния апарат снабдявал рибата на 47 часови интервали. Трябва да кажем, че и при данио-рерио биологичните часовници влияят на стомаха, но тук протича съгласуване със светлинния ден. Освен това, при подземната риба дневния ритъм отчасти се подчинява на температурните скокове, които са свързани с регулирането на температурните рецептори.

Както пишат учените в списанието PLoS Biology, това е много необичайно за денонощната – ритмична физиология. При повечето организми биологическия часовник е надеждно изолиран от температурните усещания. Очевидно, P. andruzzii е трябвало за 2,5 млн.години еволюция да намери други сензори, за да приспособи своите циркадни ритми, в отсъствието на деня и нощта. Възможно е, странната физиология на тези риби да изясни много въпроси в регулацията на дневния ритъм при други “чувствителни към светлината” животни, включително и хората.

aqualogo.ru / Превод: meri