Ученые объяснили, как рыба-хамелеон «видит» кожей
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.
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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
Десятого мая 1940 года вермахт пришел в движение. Через 42 суток англо-французские армии были разгромлены, а Франция капитулировала. Как это произошло, ведь союзники имели больше солдат, танков и пушек, чем немцы? В СССР причиной посчитали нежелание французов воевать, немцы же, говорили советские военные, не внесли в стратегию ничего нового. Реальность была строго обратной: разгром Франции был новым словом в войне, и такой же сценарий Гитлер применил против СССР через год. Что именно произошло и отчего советское руководство не смогло осознать случившееся?
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Метеорный поток Эта-Аквариды достигнет своего максимума в ночь с 5 на 6 мая. Его частицы — осколки самой знаменитой кометы в истории, которая появляется над Землей раз в 76 лет. Ученый Пермского Политеха рассказал, как этот звездопад связан с кометой Галлея, почему у него есть «брат-близнец» и где лучше всего за ним наблюдать.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии