Биолог Папаев: есть четыре способа адаптации животных к жизни в полной темноте
Животные, никогда не видевшие света и не имеющие между собой ничего общего, в схожих условиях независимо друг от друга выработали почти одинаковые механизмы приспособления к темноте. Всего можно выделить четыре механизма: изменение строения глаз, развитие других чувств, высокий уровень энергосбережения и биолюминесценцию, рассказали "Газете.Ru" биолог, доцент кафедры физиологии, фармакологии и токсикологии Института "Казанская академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана" Казанского ГАУ Радий Папаев.
Речь идет о явлении, которое биологи называют конвергентной эволюцией: когда разные виды, не связанные родством, приходят к одним и тем же адаптациям под давлением одинаковых условий среды. В данном случае таким условием стала полная темнота — и все, что с ней связано: дефицит пищи, отсутствие визуальных сигналов, невозможность ориентироваться с помощью зрения. Глубоководные рыбы и пещерные саламандры, жуки и ракообразные — все они столкнулись с одними и теми же вызовами и нашли на удивление похожие выходы.
"Сравнительный анализ адаптаций глубоководных и пещерных животных наглядно демонстрирует, как схожие экологические условия формируют сходные эволюционные решения у совершенно разных групп организмов. Это не случайность, а закономерность: эволюция в условиях жестких ограничений движется по предсказуемым путям. Понимание этих механизмов важно не только для биологии, но и для разработки новых подходов в ветеринарии и биотехнологиях", — сказал Папаев.
Судьба органов зрения у обитателей темноты складывается по-разному. У большинства глаза редуцированы и почти не функционируют. У глубоководных видов — напротив, гипертрофированы до огромных размеров, чтобы улавливать редкие вспышки биолюминесценции. При этом цветное зрение исчезает у всех: оно требует слишком много ресурсов и бесполезно во тьме. Остается только черно-белое, палочковое — максимально чувствительное к слабому свету.
Взамен утраченного зрения животные развивают другие чувства — и масштаб этих изменений значителен. У пещерной рыбы астианакс механорецепторы боковой линии — органы, улавливающие малейшие колебания воды — развиты настолько, что рыба ориентируется в пространстве почти так же точно, как зрячие сородичи. У пещерных насекомых количество обонятельных нейронов может возрастать на 70% — чтобы учуять редкую добычу там, где ее почти нет. Эти изменения затрагивают и мозг: отделы, отвечающие за обоняние и осязание, у пещерных животных заметно крупнее, чем у их наземных родственников.
"Отдельная история — энергосбережение. В пещерах и на больших глубинах еды хронически не хватает, и организмы научились обходиться минимумом. Пещерный протей — небольшая слепая саламандра — способен голодать до 12 лет, поддерживая пульс всего 10–15 ударов в минуту. Многие беспозвоночные созревают крайне медленно и почти не двигаются без крайней необходимости. Глубоководные рыбы пошли еще дальше: их скелеты слабо минерализованы, ткани содержат много воды — все это снижает затраты на поддержание структуры тела и помогает выдерживать колоссальное давление на больших глубинах", — объяснил биолог.
Темнота породила и новые способы общения. Глубоководные животные широко используют биолюминесценцию — свечение, которое служит одновременно приманкой для добычи, средством маскировки и сигналом для сородичей. Пещерные жуки рода агрецина общаются через вибрации, передаваемые по каменистому субстрату пещеры — в кромешной тьме это надежнее любого визуального сигнала.