Анализ геномов более ста видов рыб показал, что зрение у глубоководных организмов может быть гораздо более чувствительным, чем мы представляли. Они различают голубой и зеленый цвета, хотя живут на глубине более километра — там, куда солнечный свет не доходит вовсе.

Позвоночные животные могут видеть за счет двух типов фоторецепторов — колбочек и палочек. В каждом из этих фоторецепторов содержатся специфические белки — опсины, которые преобразуют световые раздражения в нервные импульсы, направляющиеся далее в мозг. Как правило, в сетчатке позвоночных содержится до пяти видов опсинов. Четыре из них располагаются в колбочках, один — в палочках.

Ранее считалось, что у этих клеток было своеобразное разделение труда: за цветное зрение отвечали только колбочки, а палочки, в свою очередь, воспринимали только яркость света. При тусклом освещении или в темноте цветное зрение почти бесполезно и работают лишь палочки — благодаря очень чувствительному родопсину, который может уловить даже 1–2 фотона.

У подавляющего большинства позвоночных в палочках работает только один вид опсинов. Но оказалось, что у этого правила есть исключения — об этом узнали авторы нового исследования эволюции зрения костистых рыб (Teleostei).

В ходе своей работы биологи проанализировали геномы более ста рыб, в том числе и тех, что обитают на глубине до 2 километров. У 13 из них было больше одного гена, который экспрессирует опсины, а у 4 — пять и более. Одна из этих четырех — Diretmus argenteus — оказалась рекордсменом: таких генов у нее было 38 — больше, чем у любого другого представителя позвоночных (человек, к примеру, использует всего четыре таких белка). Дополнительная проверка 36 видов показала, что большая часть этих генов была активна и отнюдь не представляла собой нефункционирующие дубликаты.

Учитывая то, что все эти четыре вида рыб относятся к глубоководным, такое количество экспрессирующих опсины генов может показаться странным, ведь солнечный свет не проникает в среду их обитания. Однако на таких глубинах есть и свои источники света — как правило, это биолюминесцирующие организмы.

По аминокислотной последовательности белков и их мутаций ученые установили, что глаза этих четырех видов могут видеть в узком диапазоне синего и зеленого — в интервале биолюминесценции. Авторы исследования предполагают, что в ходе эволюции рыбы настроили свое зрение таким образом, чтобы реагировать на опасность или на потенциальную добычу. Это может объяснять и необычную анатомию глаза рыб: ранее исследователи отмечали, что некоторые палочки в их сетчатке длиннее обычного, а другие располагаются не в один слой, а уложены друг на друга. Ученые предполагают, что такая структура позволяет лучше улавливать фотоны, то есть делать зрение еще чувствительнее.

Важно отметить, что четыре описанных вида рыб относятся к трем разным отрядам (общая у них только клада — костистые рыбы). Это означает, что способность к цветному зрению рыбы развили независимо друг от друга и, возможно, она есть и у других, неисследованных видов.

Авторы замечают, что вне зависимости от причин того, почему у исследованных видов рыб оказалось так много опсинов, результаты работы говорят о том, что существующую парадигму о зрении беспозвоночных в отношении роли палочек нужно пересмотреть.

К сожалению, из-за условий на той глубине, где подобные рыбы обитают, ученые не могут проверить свои выводы на живых образцах — атмосферное давление их сразу же разрушит. Поэтому в последующей работе авторы статьи хотят сосредоточиться на исследовании генома других глубоководных рыб, а также на поиске более мелководных организмов, которые развили у себя подобное же зрение.