Рыбки данио-рерио — хороший объект для исследований: они быстро растут, неприхотливы в содержании и удобны для генетических манипуляций. Поэтому биологи используют их в различных экспериментах. Например, наблюдая за тем, как меняется поведение этих рыб в лабиринтах, оценивают влияние медицинских препаратов, вредных веществ (например, алкоголя) и загрязнителей. При этом коридоры лабиринта для таких целей часто делают различающимися по глубине, окраске и другим характеристикам, чтобы рыба воспринимала их как «опасные» и «безопасные». Однако до сих пор ученые так и не нашли простые и однозначные признаки, которые бы позволили достоверно отличить рыбу, испытывающую стресс, от спокойной особи в крестообразном лабиринте с одинаковыми коридорами, который более удобен для автоматизации наблюдений.
Исследователи из Института биологии внутренних вод имени И.Д. Папанина РАН (Борок) впервые выявили такие поведенческие маркеры. Авторы провели эксперимент с 20 рыбками данио-рерио. Сначала их из аквариума по очереди перемещали в крестообразный лабиринт и давали привыкнуть к новой обстановке. Затем в лабиринт через трубку добавляли раствор соли, который создавал условия стресса для пресноводных рыб. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Stresses.
Все время исследования — до добавления в воду соли и после него — ученые записывали перемещения животных на видео. Кроме того, авторы измерили в их организме уровень кортизола — основного стрессового гормона. Через 20 минут после добавления соли количество кортизола в теле рыб увеличилось примерно в пять раз по сравнению с исходным уровнем, что подтвердило состояние стресса.
Анализ видеозаписей показал, что в пресной воде, то есть в спокойном состоянии, рыбки предпочитают плавать между соседними коридорами крестообразного лабиринта. После добавления солевого раствора — в условиях стресса — характер перемещений данио-рерио в лабиринте изменился. Доля переходов между соседними коридорами снизилась, тогда как частота перемещений между противоположными коридорами возросла.
«Выявленную нами особенность поведения удается легко и объективно фиксировать с помощью систем автоматического видеотрекинга, что делает ее удобным инструментом для скрининговых исследований. Если такое изменение баланса между посещением коридоров лабиринта универсально и проявится при других стрессовых воздействиях, это позволит быстро и без дополнительных тестов выявлять вещества, вызывающие стресс у водных обитателей, а также проверять эффективность новых противотревожных препаратов. Однако, чтобы окончательно убедиться в этом, нам предстоит провести дополнительные исследования», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Елена Осипова, младший научный сотрудник лаборатории популяционной биологии и генетики ИБВВ РАН.