Смена времени года повлияла на цветовосприятие рыб
Японские исследователи изучили влияние смены сезонов на цветовосприятие рыб вида японская медака. Ученые выяснили, что сезонные изменения в температуре и интенсивности освещения влияют на активность рыб и их поведение во время брачного сезона. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Для того, чтобы справиться с погодными изменениями во время смены времен года, многие животные могут адаптироваться в физиологическом плане: например, заяц-беляк меняет свой окрас на белый для того, чтобы прятаться от хищников в снегу зимой. Смена времен года также часто ведет к изменениям в поведении: например, для людей, страдающих от сезонной депрессии (также известной как сезонное аффективное расстройство) характерны депрессивные (не клинические, а, скорее, изменения в поведении и ухудшение общего самочувствия) эпизоды в определенное время года (чаще всего зимой). Подобные изменения в поведении часто связывают с изменениями цветовой чувствительности: известно, что цветовое восприятие связано с изменениями погодных условий, а фототерапия, например, помогает облегчить зимние симптомы депрессии. Изменения в цветовой чувствительности, связанные со сменой времен года, также наблюдаются у рыб, однако, их влияние на поведенческие и физиологические изменения изучены плохо.
Авторы новой работы изучили влияние сезонных изменений на образ жизни и физиологию рыб вида японская медака, или японская оризия (лат. Oryzias latipes). Для этого они помещали в аквариум двух рыб — мужскую и женскую особь — и искусственно создавали сезонные изменения: так, для холодного времени года они ограничивали освещение до 10 часов в сутки и понижали температуру воды до 8 градусов, а для теплого времени года освещали аквариум 14 часов в сутки и повысили температуру воды до 24 градусов. Ученые обнаружили, что в условиях холодного времени года рыбы проводили до 80 процентов времени на дне аквариума и гораздо меньше и медленнее плавали.
Ученые также проверили различия в поведении рыб во время брачного сезона. На плавниках медак, ищущих пару, появляются пятна оранжевого цвета. Ученые предположили, что медака во время брачного периода будет отдавать предпочтение рыбам оранжевого цвета: для этого они смоделировали компьютерную модель рыб серого и оранжевого цветов и показали их на экране медакам в аквариуму. Рыбы, содержащиеся в условиях теплого времени года, проводили в три раза больше, чем рыбы, содержащиеся в холодных условиях, времени у экрана, когда не нем была изображена оранжевая рыба, а к рыбе серого цвета часто не подплывал никто. На основании этого ученые предположили, что медаки, содержащиеся в условиях разных времен года, отличаются по уровню цветового восприятия.
Наконец, для того, чтобы проверить гипотезу о том, что цветовосприятие рыб действительно зависит от смены времени года, ученые провели анализ экспрессии генов, отвечающих за фоточувствительность, а именно — экспрессию опсинов. Для этого они извлекли глаза рыб и провели анализ транскриптома их сетчатки. Ученые выяснили, что экспрессия опсина, чувствительного в области длинных волн (в красном диапазоне), в пять раз ниже у особей, проживающих в холодных и темных условиях, чем у особей, проживающих в теплых и светлых условиях. Однако она восстанавливается при перемещении из холодного аквариума в теплый.
На основании полученных данных ученые сделали вывод, что цветовое восприятие играет важную роль в регуляции поведения рыб при смене погодных условий в разное время года.
Ученые часто проводят исследования влияния освещения на поведение и самочувствие. Например, в нашей заметке вы можете узнать о том, почему зеленый цвет наименее неприятен при мигрени и как его можно использовать для ее лечения.
Елизавета Ивтушок
Изучать на них магниторецепцию не получится
Исследователи из Великобритании и Германии на протяжении шести лет воздействовали суммарно почти на сто тысяч дрозофил магнитным полем и выяснили, что они не меняют свое поведение под действием этого поля и в целом никак на него не реагируют. Это опровергло результаты предыдущих экспериментов, где чувствительность мух к магнитному полю была доказана, — прошлые результаты ученые посчитали ложноположительными. Работа опубликована в Nature. Некоторые животные обладают магниторецепцией — например, перелетные певчие птицы мигрируют в основном по ночам и ориентируются по магнитному полю земли. Точно не ясно, как работает их внутренний компас, но основная гипотеза такая: в сетчатке из глаз есть криптохромы — светочуствительные белки, которые реагируют на магнитное поле, а в мозге — нейроны, которые обрабатывают информацию, поступающую с магниторецепторов сетчатки. Такую же способность ученые обнаружили и у летучих мышей. По некоторым данным, магнитное поле чувствуют и плодовые мушки дрозофилы (Drosophila). Криптохромы из их сетчатки реагировали на магнитное поле в экспериментах in vitro, а в других исследованиях [1, 2, 3] под действием магнитного поля их поведение менялось. Поэтому мух иногда используют как модельный организм, чтобы изучать магниторецепцию: геном дрозофил можно редактировать, и эксперименты над ними ставить проще, чем над птицами. Марко Бассетто (Marco Bassetto) из Ольденбургского университета имени Карла фон Осецкого и его коллеги из Великобритании и Германии решили проверить, на самом ли деле дрозофилы чувствительны к магнитному полю. Они воспроизвели несколько экспериментов на гораздо большей выборке и в более контролируемых условиях. Сначала они запустили мух в Т-образный лабиринт, к одному из рукавов которого было приложено магнитное поле с индукцией около 500 микротесла. Установку разместили в электромагнитно-экранированной камере в деревянном здании — в итоге фоновые радиочастотные поля сильно ослаблялись и не должны были повлиять на эксперимент. Дрозофил тестировали группами по 100 особей; предполагалось, что наивные мухи будут избегать рукава с магнитным полем (как это было в ранних экспериментах), а если научить их ассоциировать поле с наградой в виде сахарозы, то они станут предпочитать этот рукав. Однако ничего из этого не подтвердилось: и наивные, и обученные дрозофилы выбирали оба рукава с одинаковой частотой. А вот в контрольных экспериментах мухам удалось связать награду и запах. Всего ученые провели почти 1000 тестов и протестировали таким образом 97650 мух. Затем они поместили дрозофил в вертикальные пластиковые трубки, помещенные между двойными катушками. К одной из трубок было приложено магнитное поле с индукцией 500 микротесла, а к другой — нет. В таких трубках мухи обычно поднимаются, сопротивляясь земному притяжению, — это называется отрицательным геотаксисом (личинки некоторых насекомых, напротив, стремятся вниз, к земле). В предыдущих исследованиях под действием тусклого синего цвета и магнитного поля мухи поднимались медленнее. Здесь же ученые не обнаружили никакой разницы в скорости подъема мух в зависимости от наличия магнитного поля. Однако, как и в раннем эксперименте, под действием красного цвета дрозофилы поднимались медленнее, чем под действием синего (магнитное поле все еще не влияло). Затем ученые усовершенствовали экспериментальную установку и проверили в ней магнитные поля 0,90, 220 и 300 микротесла. Однако и тогда магнитное поле не влияло на скорость подъема насекомых. В предыдущих исследованиях также сообщалось, что магниточувствительность мух проявляется под действием более коротких волн света. Авторы проверили и это, но и здесь дрозофилы никак не реагировали. Авторы заключили, что дрозофилы, судя по всему, не способны ощущать магнитные поля околоземной силы (ниже 500 микротесла). А статистический анализ показал, что результаты ранних экспериментов были, вероятнее всего, ложноположительными: на это указывают небольшие выборки и низкая статистическая мощность. Таким образом, изучать магниторецепцию лучше на ночных мигрирующих певчих птицах. А ранее исследователи из Канады и США выяснили, что нейроны птиц, реагирующие на магнитное поле, активны только во время миграции. Во время ночного отдыха их активность снижается.