• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
23.08.2023
Даниил Сухинов
1 152

Ученые объяснили, как рыба-хамелеон «видит» кожей

4.1

Используя два слоя клеток кожи, длинноперый губан способен не только изменять ее цвет, но и «видеть» ее изнутри, подстраивая раскраску под изменяющиеся условия среды даже после смерти. Исследование американских ученых позволит найти новые подходы к разработке методов сенсорной обратной связи для роботизированных конечностей и беспилотных автомобилей.

Длинноперый губан способен претерпевать быстрые изменения в окраске кожи. Изменение цвета достигается за счет агрегации ( b ) и диспергирования ( c ) гранул пигмента в хроматофорах с образованием светлых и темных клеток соответственно / © Lorian Schweikert, et al., Nature Communications, 2023 / Автор: Messiena Lucretius

Динамическое изменение цвета (ДИЦ) — метод маскировки некоторых видов животных, способных достаточно быстро изменять окрас своей кожи в зависимости от внешних условий среды. Причем, в отличие морфологического изменения цвета, происходящего от нескольких дней до месяцев, динамическое или физиологическое изменение происходит за несколько минут или еще быстрее. Скорость в этом случае обычно достигается за счет регуляции процесса быстрыми нейронными сигналами, а не медленными изменениями в синтезе гормонов.

Сегодня известно множество животных, способных к ДИЦ. Среди них — и головоногие моллюски, и земноводные, и рептилии, и некоторые виды рыб. Причем во всех этих случаях в основе процесса ДИЦ лежит регулирование специализированных клеток кожи, называемых хроматофорами. Они меняют цвет за счет внутриклеточной реорганизации пигментных гранул, кристаллов или отражающих пластинок.

Помимо хроматофоров, кожа динамически изменяющих цвет животных — от осьминогов до гекконов — содержит еще и клетки, богатые светочувствительными белками опсинами, похожими на те белки, что присутствуют в клетках сетчатки глаз (как палочки и колбочки у человека). Тем не менее неясно, как именно связана работа хроматофоров и опсинов при изменении окраса животных: участвуют ли в процессе обычное зрение и центральная нервная система, или ДИЦ достигается независимо, лишь посредством локального взаимодействия между клетками кожи?

Для изучения этого вопроса группа американских биологов буквально рассмотрела под микроскопом кожу длинноперого губана Lachnolaimus maximus — рифовой рыбы, известной своей способностью к изменению цвета от белого до красноватого и пятнисто-коричневого даже некоторое время после смерти. Механизм ДИЦ у L. maximus оказался основан на двух слоях клеток кожи: верхний состоит из хроматофоров, наполненных гранулами трех видов пигментов (красного, желтого или черного цвета), а под ним расположен слой клеток, содержащих светочувствительные белки. 

Значит, свет, попадающий на кожу, должен сначала пройти через хроматофоры, прежде чем достигнет светочувствительного слоя. При этом, если гранулы пигмента скапливаются в определенном месте хроматофоров, то последние становятся более проницаемыми для света. В противном случае, когда пигмент равномерно распределен по клетке, она приобретает соответствующий цвет. На эти изменения реагируют нижележащие клетки через белки опсины и по системе обратной связи влияют на распределение пигментов в хроматофорах. 

Функциональные взаимоотношения между хроматофорами и фоторецепторами / © Lorian Schweikert, et al., Nature Communications, 2023

Хотя точный механизм этой связи авторы работы не уточнили, они предполагают, что сначала сигналы к изменению цвета кожи L. maximus улавливают из окружающей среды при помощи обычного зрения. После чего в хроматофорах происходят изменения плотности распределения пигментов, которые контролируют кожные фоторецепторы для более точной настройки камуфляжа. 

Таким образом, рыбы губаны способны в каком-то смысле «видеть» цвет своей кожи и оперативно изменять его при необходимости. Однако исследователи подчеркнули, что кожа L. maximus не равноценна глазу, ведь она не связана зрительными нервами с головным мозгом рыбы и не способна формировать изображения. 

По словам авторов, их исследование может дать старт разработке новых методов сенсорной обратной связи для таких устройств, как роботизированные конечности и беспилотные автомобили, которые должны точно настраивать свои характеристики, не полагаясь исключительно на зрение или видеокамеру. 

Подробности исследования описаны в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 11:29
Татьяна

Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

Вчера, 16:00
Полина Меньшова

Хотя на предпочтения в литературе влияют образование, круг общения и множество других факторов, частично они могут передаваться по наследству. Ученые из Дании провели исследование и выяснили, какая доля различий в литературных вкусах может зависеть от генетических особенностей.

5 часов назад
Юлия Трепалина

Синдром самозванца, при котором люди испытывают чувство незаслуженности своих успехов, не раз становился предметом исследований. В свежем метаанализе американские психологи рассмотрели свыше сотни научных работ по этой теме и обнаружили четкую тенденцию: женщины набирали больше баллов в тестах на выявление этого состояния.

12 июля
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

Позавчера, 11:29
Татьяна

Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

12 июля
Татьяна

Американские астронавты давно жалуются на систему ассенизации в скафандрах, которая представляет собой просто большой подгузник. Хватает его максимум на восемь часов, есть риск развития опрелостей и инфекций. К тому же в костюме мало запасов питьевой воды. Чтобы решить эти проблемы, ученые предложили более эффективный способ утилизации продуктов метаболизма.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно