Illustration de l’argent spinyfin (Diretmus argenteus)—le vertébré le plus grand nombre de gènes opsine.Image: Alexandra Viertler, Université de Bâle
Récemment découvert système visuel chez les poissons d’eau profonde pourrait leur permettre de discerner les prédateurs de leurs proies dans les conditions de faible éclairage, trouvé au fond de l’océan, la nouvelle recherche suggère.
Une équipe dirigée par Walter de Salzbourg et Zuzana Musilova de l’Université de Bâle en Suisse a identifié précédemment sans-papiers système visuel chez les poissons d’eau profonde, selon une nouvelle étude publiée aujourd’hui dans la Science avance. Le poisson doté de ce très sensible à la forme de la vision, dont 13 espèces sont maintenant connus, peut discerner certaines longueurs d’onde de la couleur à des profondeurs atteignant les 5 000 pieds (1 500 mètres), où la lumière de la surface est pratiquement inexistante. Grâce à cette capacité, les poissons de haute mer peuvent être en mesure de détecter les organismes bioluminescents, bien que les recherches futures devront explorer cette possibilité.
Pour comprendre comment ce nouveau détecté, le système visuel fonctionne, nous aurons besoin d’examiner les notions de base derrière la vision.
Les vertébrés avec la capacité de vision, que ce soit du poisson ou de l’homme, spécialisé sensibles à la lumière photopigments pour convertir la lumière en un signal du cerveau peut interpréter et relais de la vision. Ceux photopigments impliquent des protéines appelées les opsines qui sont capables d’absorber la lumière. Opsines cône sont utilisés lorsque l’éclairage est lumineux, tandis que rod opsines ont tendance à être utilisé lorsqu’il fait sombre. Les opsines des bâtonnets et des cônes absorbent la lumière à des longueurs d’onde, mais la vision de la couleur résulte de l’interaction de multiples cône opsines. La grande majorité des vertébrés ont une seule tige opsine, et ils sont pratiquement color-blind en conditions de faible éclairage. Les biologistes marins compris de poissons d’eau profonde ont pas fait exception, mais la nouvelle recherche suggère le contraire.
Lanternfish ont à la fois des organes bioluminescents et d’un nombre accru de la rhodopsine gènes.Image: Zuzana Musilová, Université Charles, Prague
Plutôt que d’une seule tige opsine, certains poissons d’eau profonde sont équipées avec une série de différents tige opsine photopigments, selon la nouvelle étude. En travaillant ensemble, ces tige opsines permet au poisson de se focaliser sur une large gamme de visual longueurs d’onde—à savoir les longueurs d’onde produite par bioluminescence profonde-organismes marins.
“Il semble que les poissons d’eau profonde ont développé plusieurs rhodopsine vision plusieurs fois indépendamment les uns des autres, et que c’est spécifiquement utilisé pour détecter des signaux bioluminescents,” dit Salzburger dans un communiqué.
La capacité pourrait permettre au poisson de détecter les proies, les prédateurs, ou même des membres de leur propre espèce au fond de la mer.
Pour l’étude, les chercheurs ont analysé plus de 100 différents génomes de poissons. Cela a abouti à la découverte d’au moins 38 rhodopsine des gènes qui codent pour les sensibles à la lumière photopigments. Ces rhodopsine des gènes, comme il s’avère, sont assez répandus chez les poissons d’eau profonde. Les chercheurs ont réussi à identifier les 13 espèces différentes avec de multiples tige opsine gènes, y compris l’argent spinyfin qui avait un énorme 38 de la tige opsines—le plus encore découvert dans une espèces de vertébrés, selon la nouvelle recherche. Ce poisson peut probablement voir une variété de couleurs dans des conditions de faible éclairage. D’autres poissons avec extra tige opsines inclus lanternfish, baignoire œil-de-poisson, et le poisson vipère.
En utilisant des simulations sur ordinateur, et par la croissance de la rhodopsine liés à des protéines dans le laboratoire, les chercheurs ont été en mesure de procéder à des essais dans lesquels les photopigments ont été montré pour rendre compte des différentes longueurs d’onde de la lumière, y compris ceux qui sont associés avec la bioluminescence. Cela dit, les chercheurs ont encore besoin de tester cette capacité présumée sur la vie réelle, de poisson, qui sera désormais l’objet d’un travail futur.
Le poisson vipère a un important bioluminescente orgue sous ses yeux, le long avec de multiples rhodopsine gènes. Image: Wen-Sung Chung, de l’Université de Queensland
“Cette étude fournit des preuves convaincantes d’une nouvelle et inattendue mécanisme que les poissons de haute mer pourrait utiliser pour l’optimisation de la détection de la rareté des photons de la lumière, de la transmission du Soleil ou émis par bioluminescence provenant d’autres organismes, en profondeur sous la surface de l’eau,” Vladimir J. Kefalov, un professeur d’ophtalmologie et des sciences visuelles à l’Université de Washington à Saint-Louis qui n’était pas affilié à la nouvelle étude, a écrit dans un e-mail à Gizmodo. “[L]es auteurs de l’étude démontrent que les différentes variantes de la rhodopsine des gènes exprimés dans ces de poissons d’eau profonde ont différents spectres d’absorption, s’étendant sur une distance d’environ 70 [nm], considérablement plus large que les 5-10 nm trouvé dans la plupart des autres animaux. Cela pourrait permettre de poissons d’eau profonde à détecter de très faible lumière sur une période exceptionnellement large gamme spectrale, leur donnant un avantage concurrentiel pour la survie et la procréation.”
Kefalov dit que l’étude était “élégant” et qu’elle a démontré la “puissance de l’évolution adaptative.” Dans ce cas, la nouvelle recherche a montré un unique mécanisme par lequel une espèce vivant dans des conditions extrêmes peut évoluer “des mécanismes ingénieux pour la survie,” il a dit.
Nous finirons avec un poème chanté sur la mélodie de, et inspirée par le pas-si-piste classique, “La Tête de Poisson de la Chanson.”
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La vision des couleurs est amusant!
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