Abbildung des silbernen spinyfin (Diretmus argenteus)—das wirbeltier mit der höchsten Anzahl von Opsin pro-Gene.Bild: Alexandra Viertler, Universität Basel
Eine neu entdeckte visuelle system in der Tiefsee-Fische könnte es Ihnen ermöglichen, zu erkennen, Räuber von der Beute in der low-light-Bedingungen finden Sie am unteren Rand des Ozeans, neue Forschung schlägt vor.
Ein team unter der Leitung von Walter Salzburger und Zuzana Musilova von der Universität Basel in der Schweiz identifiziert hat, eine zuvor undokumentierte visuellen Systems in Tiefsee-Fisch, nach einem neuen Papier veröffentlicht heute in der Wissenschaft Fortschritte. Der Fisch dotiert mit dieser höchst sensiblen form von Visionen, von denen 13 Arten sind jetzt bekannt, kann erkennen, bestimmte Wellenlängen der Farben bei Tiefe von 5.000 Fuß (1.500 Meter), wo Licht von der Oberfläche ist praktisch nicht existent. Bewaffnet mit dieser Kapazität, die Tiefsee-Fische können in der Lage sein, zu erkennen, biolumineszente Organismen, obwohl die zukünftige Forschung wird erforscht diese Möglichkeit weiter.
Um zu verstehen, wie diese neu entdeckten visuelle system funktioniert, müssen wir überprüfen Sie die Grundlagen hinter der vision.
Wirbeltiere mit der Fähigkeit zur vision, egal ob Fisch oder Mensch, die spezielle Licht-empfindliche fotopigmente zum umwandeln des einfallenden Lichtes in ein signal, das Gehirn interpretieren kann, und relais als vision. Diese fotopigmente beinhalten Proteine, die opsins genannt, die in der Lage sind, absorbieren Licht. Kegel opsins werden verwendet, wenn die Beleuchtung hell ist, während rod opsins neigen verwendet werden, wenn es dunkel ist. Die opsins von Stäbchen und Zapfen absorbieren Licht in bestimmten Wellenlängen, aber die Farbe vision entsteht aus dem zusammenspiel mehrerer Kegel opsins. Die große Mehrheit der wirbeltiere haben einen einzigen rod Opsin pro, und Sie sind praktisch farbenblind sind in low-light-Bedingungen. Meeresbiologen herausgefunden Tiefsee-Fische waren keine Ausnahme, aber die neue Forschung zeigt etwas anderes.
Lanternfish haben beide Biolumineszenz-Organe und einer erhöhten Anzahl von rhodopsin Gene.Bild: Zuzana Musilová, Charles-Universität, Prag
Anstatt einer einzigen rod Opsin pro, einige Tiefsee-Fische sind ausgestattet mit eine Reihe von verschiedenen rod Opsin pro fotopigmente, entsprechend der neuen Studie. Gemeinsam sind diese Stab-opsins erlauben, die Fische zu schärfen in auf einer breiten Palette von optischen Wellenlängenbereich—nämlich die Wellenlängen produziert durch biolumineszente Organismen aus der Tiefsee.
“Es scheint, dass Tiefsee-Fischen entwickelt haben, das mehrere rhodopsin-basierten vision-mehrere Male unabhängig von einander, und dies ist speziell verwendet, um zu erkennen biolumineszente Signale”, sagte der Salzburger, der in einer Erklärung.
Die Fähigkeit ermöglichen könnte, die Fische erkennen die Beute, Raubtiere, oder sogar Mitglieder der eigenen Spezies an der Unterseite des Meeres.
Für die Studie, die Forscher analysiert über 100 verschiedenen Fisch-Genome. Dies führte zu der Entdeckung von mindestens 38 verschiedene rhodopsin-Gene Kodieren für lichtempfindliche fotopigmente. Diese rhodopsin-Gene, die, wie sich herausstellt, sind ziemlich verbreitet unter den Tiefsee-Fisch. Die Forscher identifizieren konnte, in 13 verschiedenen Spezies mit mehreren rod Opsin pro-Gene, einschließlich der Silber spinyfin die hatte satte 38 rod opsins—die meisten der bisher entdeckt, die in einem wirbeltier-Arten, entsprechend der neuen Forschung. Diese Fische können wahrscheinlich sehen, eine Vielzahl von Farben in low-light-Bedingungen. Andere Fische mit extra Stab opsins enthalten lanternfish, Wanne-Augen-Fisch, und viperfisch.
Mithilfe von computer-Simulationen, und durch den Anbau der rhodopsin-verwandter Proteine im Labor, die Forscher waren in der Lage, tests durchzuführen, in denen die fotopigmente gezeigt wurden, die zum erfassen von Licht verschiedener Wellenlängen, einschließlich solcher im Zusammenhang mit der Biolumineszenz. Das heißt, die Forscher müssen noch test diese mutmaßliche Fähigkeit, auf die tatsächlichen lebenden Fische, die nun der Fokus der zukünftigen Arbeit.
Der viperfisch hat einen prominenten Biolumineszenz-Orgel unter seinen Augen, zusammen mit mehreren rhodopsin-Gene. Bild: Wen-Sung Chung, University of Queensland
“Diese Studie liefert überzeugende Beweise für einen neuen und unerwarteten Mechanismus, der Tiefsee-Fische verwenden könnte, für die Optimierung der Erkennung der knappen Photonen des Lichts, übermittelt von der Sonne oder emittiert durch Biolumineszenz von anderen Organismen, die tief unter der Wasseroberfläche”, Vladimir J. Kefalov, professor für Augenheilkunde und visual sciences an der Washington University in St. Louis, der nicht in Verbindung mit der neuen Studie, schrieb in einer Mail an Gizmodo. “[D]IE Autoren der Studie zeigen, dass die verschiedenen Varianten der rhodopsin-gen, ausgedrückt in dieser Tiefsee-Fische haben unterschiedliche Absorptionsspektren, die sich über eine Reichweite von etwa 70 [Nanometer], deutlich breiter als die 5-10 nm-Bereich gefunden in den meisten anderen Tieren. Damit könnte die Tiefsee-Fische zu erkennen, sehr gedämpftes Licht über eine ungewöhnlich breiten Spektralbereich, indem Sie Ihnen einen Wettbewerbsvorteil für das überleben und die Fortpflanzung.”
Kefalov sagte, die Studie sei “elegant” und es demonstriert die “Kraft der adaptiven evolution.” In diesem Fall werden die neuen Forschungsergebnisse zeigten, dass ein eindeutiger Mechanismus, mit dem die Arten Leben in extremen Bedingungen entwickeln kann “ausgeklügelte Mechanismen für das überleben”, sagte er.
Wir beenden mit einem Gedicht, gesungen zur Melodie von, und inspiriert durch, die nicht-so-classic-track “The Fish Head-Song.”
Fisch-Augen -, Fisch-Augen
Extra-Opsin pro-Fisch-Augen
Fisch-Augen -, Fisch-Augen
Zu sehen, mit der keine Sonne
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Tiefsee-geeignet Fisch-Augen
Fisch-Augen -, Fisch-Augen
Farbe vision macht Spaß!
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