Strange Eyeless Fish tworzy własne sygnały sonarowe, aby „zobaczyć”

blind cavefish obok dwóch swoich widzących relativesImage dzięki uprzejmości NYU

głęboko w niektórych czarnych, podwodnych jaskiniach w Meksyku żyje osobliwa mała różowobiała ryba. Ten albinos ma tylko około 1,5 cm długości, ma kubki smakowe Na Zewnątrz dolnej szczęki, mało śpi i, co najciekawsze, nie ma oczu.

ta ślepa ryba (Astyanax mexicanus) wyewoluowała stosunkowo niedawno z ryby powierzchniowej, która ma oczy i żyje w pobliskich systemach rzecznych. W pewnym momencie pomiędzy pół milionem a pięcioma milionami lat temu niektóre ryby powierzchniowe zostały złowione w podziemnych jaskiniach z powodu dramatycznych wydarzeń geologicznych. „Nagle ryby powierzchniowe zostały zabrane pod ziemię w dużych ilościach”, wyjaśnia William Richard Jeffrey, ewolucyjny biolog rozwojowy i profesor na University of Maryland. „Ci, którzy mogli przetrwać pod ziemią, zrobili to i wyprodukowali jaskinie, które teraz widzimy.”Populacja ryb złowionych w jaskiniach ewoluowała, tracąc oczy i pigmentację w tak zwanej „ewolucji regresywnej”, utracie określonej cechy—w ten sam sposób, w jaki małpy, w tym my, kończyły bez ogonów.

pomimo ogromnych różnic w ich anatomii, niewidomy jaskiniowiec i jego widzący krewny są w rzeczywistości tym samym gatunkiem i mogą się krzyżować. W rzeczywistości, jak zarodniki cavefish mają oczy jak ryby powierzchniowe, ale te oczy nigdy nie dojrzewają.

to ma sens, że wersja ryby, która żyje w całkowitej ciemności, nie będzie zależała od widzenia w nawigacji. Ale to rodzi pytanie o to, jak się poruszają, co robią dobrze. „Kiedy pływają, tak naprawdę nie zauważasz, że nie mają oczu, ponieważ nie wpadają na siebie, nie wpadają na ściany”, powiedział Shane Windsor, wykładowca na Uniwersytecie w Bristolu, który studiuje inspirowaną biologicznie dynamikę płynów. Trzymał kilka ryb przy biurku w swoim laboratorium i dziwił się, że jego goście nie zauważyli od razu ich brakujących oczu.

mechanizm lokalizacji ślepych ryb jaskiniowych jest około 50 razy bardziej skuteczny niż Standardowa Metoda dostępna dla innych ryb.

kluczem do zdolności nawigacyjnych ryb jaskiniowych jest system sensoryczny zwany linią boczną, cecha wspólna dla wszystkich ryb. Składa się z receptorów zwanych neuromastami i biegnie wzdłuż brzegu ryby w pobliżu kręgosłupa, owijając się wokół oczu i szczęki. Receptory te pozwalają rybom wyczuć zmiany ciśnienia w otaczającej je wodzie, odsłaniając pobliskie nieruchome i ruchome obiekty. Mexican blind cavefish, wraz z kilkoma innymi rodzajami ryb, mają również powierzchowne neuromasty, które pokrywają całe ich ciało. Badania sugerują, że układ linii bocznej może być szczególnie wrażliwy u jaskiniowców.

Windsor wyjaśnia, że system sensoryczny umożliwia rybom nawigację za pomocą tak zwanego obrazowania hydrodynamicznego. Kiedy ryba porusza się w wodzie, tworzy pole przepływu, jak fala dziobowa przed łodzią. Gdy ryba zbliża się do obiektu, jego obecność zmienia pole przepływu. System linii bocznej ryby może wtedy wyczuć, jak zmienił się przepływ wokół jej ciała, dając rybom informacje zwrotne o pobliskich obiektach.

według nowych badań, istnieje dodatkowa metoda, którą meksykańska ślepa ryba jaskiniowa, w szczególności, wykorzystuje do wizualizacji swojego otoczenia: wytwarza wybuchy ssania poprzez szybkie otwieranie i zamykanie pyska, tworząc przepływ wody. Obiekty znajdujące się na ścieżce ryb zakłócają schemat przepływu, a ryba wyczuwa te zmiany. Dlatego ryby w nieznanym otoczeniu otwierają i zamykają pysk dwa razy częściej.

Roi Holzman, naukowiec z Uniwersytetu w Tel Awiwie w Izraelu i główny autor badania, twierdzi, że mechanizm ten jest około 50 razy bardziej skuteczny w pomaganiu im „widzieć” niż standardowe obrazowanie hydrodynamiczne dostępne dla innych ryb. Wyjaśnia, że wybuchy ssania i obrazowanie hydrodynamiczne działają w tandemie, podobnie jak okręty podwodne wykorzystują zarówno pasywny, jak i aktywny sonar.

rozwój aktywnego sonaru w rybach jaskiniowych nie jest zdarzeniem jednorazowym. W meksykańskich jaskiniach występuje wiele populacji tego gatunku, z których wszystkie ewoluowały oddzielnie, ale w podobny sposób, od ryb powierzchniowych. To właśnie przyciągnęło Martinę Bradic, badaczkę podoktorancką studiującą genetykę ewolucyjną na Uniwersytecie Nowojorskim. „Powtarzalność jest niezwykle ważna dla metody naukowej”, mówi. „To, co naprawdę chcemy obserwować, to wielokrotne powtarzające się wydarzenia, takie jak to, że możemy rzeczywiście wnioskować o tym, jak rzeczy się dzieją.”Ta mała niezwykła ryba to nie tylko jakaś biologiczna dziwność; może być w stanie nauczyć nas o ewolucji jako całości.

Simone M. Scully jest dziennikarką naukową i kulturalną mieszkającą w Nowym Jorku i stażystką redakcyjną w Nautilus. Śledź ją na Twitterze na @ScullySimone.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.