Риби чують, як дихають черв’яки

Група вчених із США та Японії довела існування особливих сенсорних рецепторів у риб. В якості піддослідних виступали морські сомики, які, як з’ясувалося, можуть реагувати навіть на незначні зниження pH середовища. Їх рецептори є настільки чутливими, що вони реєструють зміни, викликані диханням дрібних безхребетних. Це означає, що сомики відчувають, як дихає їх здобич.

Сомики Plotosus japonicus
Сомики Plotosus japonicas. Як показало недавнє дослідження, рецептори на їх вусиках можуть реєструвати мікрозміни кислотності середовища.

Ви колись задумувалися про те, як риби, які мешкають в темряві, біля самого дна, знаходять собі їжу? Особливо якщо мова йде про бентофагів, котрі викопують свою малорухливу здобич із шару мулу. Прийнято вважати, що вони орієнтуються по запаху і смаку. Запах приваблює рибу здалеку, а вже безпосередньо біля “ласого шматочку” їжі в дію вступають смакові сенсори, які виводять рибу точно на ціль. Саме так шукають, наприклад, свою здобич глибоководні макрусові, які через відсутність світла не можуть покладатися на зір (про це можна почитати в статі D. M. Bailey et al. 2007. A taste of the deep-sea: The roles of gustatory and tactile searching behaviour in the grenadier fish Coryphaenoides armatus). В риб органи смаку зі смаковими рецепторами зосереджені на спеціальних вусиках на рилі, хоча хоча смакові “бруньки” розташовані уздовж всього тіла риби. Як відомо, смакові вподобання і харчова поведінка в риб суворо успадковуються; вірогідно, у них немає і звикання до щоденної їжі. Простіше кажучи, риба буде вибирати в основному те, що їй “написано” видовим кодексом. І шукатиме здобич так, як їй дозволяють смакові рецептори. Що ж це за рецептори, які допомагають виявити черв’яка, котрий закопався у ґрунт?

Вчені з Кагосімського (Японія) і Лузіанського (США) університетів відкрили новий вид рецепції в риб, який, мабуть, можна віднести до смакової рецепції. Він пов’язаний з реєстрацією кислотності середовища (водневого показника, pH). Вчені з’ясували, що при пошуку здобичі в темряві риби орієнтуються саме на неї. Вражає неймовірно висока чутливість цих рецепторів: вони реагують навіть на такі слабкі зміни, які викликаються диханням тварини, приміром черв’яка. Згадаємо, що з точки зору хімії видих, як би він не був оформлений, – це додавання в довкілля CO2. При цьому утворюється вугільна кислота, яка трохи знижує pH. Як показали виміри, амплітуда змін pH у безпосередньому оточенні черв’яка (в радіусі 5 мм від нього) – 0,15-0,25, а на відстані 1 см від черв’яка кислотність середовища вже не міняється.

Час, проведений сомиками поряд з трубкою, в яку подавалася по краплі підкислена до рН 7,9 вода (low pH). Результат порівнюється з контролем: в трубку по краплі подається звичайна морська вода з рН 8,3 (SW1 і SW2).
Час, проведений сомиками поряд з трубкою, в яку подавалася по краплі підкислена до рН 7,9 вода (low pH). Результат порівнюється з контролем: в трубку по краплі подається звичайна морська вода з рН 8,3 (SW1 і SW2).

Щоб довести, що рецептори реагують саме на зниження pH, були проведені два експерименти. У першому з них сомикам в акваріум поклали трубку, в яку подавали по краплі воду зі зниженим pH (додавши в морську воду трішки соляної кислоти). У сусідньому акваріумі сиділи рибки, яким в трубку подавалася вода з фоновим pH 8,3. І в тому і в іншому випадку вимірювали час, проведений сомиками біля трубок. Біля трубки зі зниженим pH рибки проводили приблизно в два рази більше часу (показано на графіку вище). Сомиків явно цікавила загадкова трубка з підкисленою водою, поряд з нею вони демонстрували харчову поведінку, намагаючись добути неіснуючого черв’яка, кусали трубку.

У другому експерименті за допомогою підведених електродів вимірювали безпосереднє збудження нейронів, що іннервують вусики. Знерухомленим сомикам на 2-3 секунди подавали до губ і вусиків воду зі зниженим pH (наприклад, з 8,23 до 8,17) і потім реєстрували нейронний потенціал. Навіть при мінімальному падінні pH в нейронах виникала високоамплітудна активація, яка затихала через короткий час після стимуляції (рисунок нижче). Обидва ці експерименти показують, що у сомиків є інструмент для реагування на просте зниження кислотності, їм для цього не потрібні якісь спеціальні запахові стимули специфічної будови.

Збудження окремих волокон трійчастого нерва при стимуляції вусиків і губ сомиків водою зі зниженою кислотністю. Прямокутник показує момент стимуляції, коли до передньої частини голови знерухомленого сомика подавали воду з тим або іншим рН, що відрізняється від фонового 8,23; цифри ліворуч показують ці значення рН. Видно, що нейрони збуджуються при пониженні рН.
Збудження окремих волокон трійчастого нерва при стимуляції вусиків і губ сомиків водою зі зниженою кислотністю. Прямокутник показує момент стимуляції, коли до передньої частини голови знерухомленого сомика подавали воду з тим або іншим рН, що відрізняється від фонового 8,23; цифри ліворуч показують ці значення рН. Видно, що нейрони збуджуються при пониженні рН.

Це дослідження допомагає уявити собі “світ сомиків” – світ, де пульсуючими точками відмічені вдихи і видихи поживної дрібноти, де повільно затухають доріжки, прокладені великими швидкими хижаками, де темна щільність чітко означає сусіда, що пропливає вдалині.

Першоджерело

Коментарі

  1. Гість 19/06/2014 Відповісти
    • Віктор Хільчук 20/06/2014 Відповісти

Написати коментар

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *