2 tygodnie temu

Jak ślepe ryby orientują się w przestrzeni?

Zdjęcie przedstawia Lustrzenia meksykańskiego ze ślepej populacji. Ryba nie posiada oczu. Jest srebrno-różowego koloru. Nie jest to jednak wynik pigmentacji, ale pokrycia łuskami (nadają srebrzysty kolor powodowany ich mikrostrukturą) oraz podskórnymi naczyniami krwionośnymi (różowy kolor) co najsilniej widać w okolicy mocno ukrwionych skrzeli, które są wręcz czerwone.

Życie głęboko pod wodą, gdzie nie dociera żadne światło, na pewno nie należy do najłatwiejszych. O ile jednak pływanie po ciemku w bezkresnej toni wodnej nie powinno prowadzić do zbyt wielu kolizji, o tyle ciasne podwodne jaskinie wydają się wręcz niemożliwe do swobodnego przemierzania.

A jednak są ryby, które zamieszkują takie środowiska i świetnie sobie w nich radzą. Jednym z takich gatunków jest Lustrzeń meksykański spotykany w podwodnych jaskiniach Meksyku, Gwatemali oraz południowych Stanów Zjednoczonych. Ta mała rybka, popularna także w akwarystyce, zafascynowała naukowców do zbadania mechanizmu, który pozwala jej sprawnie nawigować po ciemnych, zalanych wodą grotach.

Fenomen krzywej czaszki

Warunki kompletnej ciemności sprzyjają utracie barwników (pigmentów) oraz zmysłu wzroku, które przy braku światła zwyczajnie stają się zbędne. W rekompensacie organizmy żyjące w takich warunkach zazwyczaj mają silniej rozwinięte zmysły węchu lub słuch pomagające im w poszukiwaniu pokarmu. Same w sobie nie nadają się jednak do rejestrowania układu ścian jaskiń i ustalania orientacji przestrzennej.

W opublikowanej niedawno pracy naukowcy zaproponowali, że za niezwykłą zdolność do pływania w ciemnościach przypuszczalnie odpowiada niesymetryczna czaszka Lustrzenia. Trop ten rzeczywiście może być słuszny, biorąc pod uwagę  fakt, że znacząca większość zwierząt ma symetryczną budowę ciała. Jest to więc nietypowe odstępstwo od reguły, a te w świecie biologii zwykle są nie bez znaczenia.

Młode Lustrzenie rodzą się z oczami, które zanikają wraz z ich rozwojem. U dorosłych osobników oczodoły wypełniają się tkanką tłuszczową a kości, z których są zbudowane, zapadają się. Co więcej, zmiany te powodują wyraźnie wykrzywienie czaszki w lewą stronę.

Sonar na głowie

Naukowcy zauważyli, że taka budowa czaszki ułatwia im pływanie w kierunku przeciwnym do wskazówek zegara. Ich badania wykazały, że głowa tych ryb  jest silnie pokryta neuromastami, czyli receptorami wrażliwymi na przepływ i zmiany ciśnienia wody. Lustrzenie pływają więc w kółko (w lewo), prawdopodobnie rejestrując układ ścian podwodnych jaskiń niczym sonary, poprzez pobudzanie komórek zmysłowych zwróconych w stronę skały. Drobne włoski wystające z neuromastów mogą wytwarzać niewielki przepływ wody, który odbija się od ściany i wraca do ryby,  generując bodźce. Tak uzyskane informacje mają posłużyć Lustrzeniom do wizualizowania otaczającej ich przestrzeni.

Zdjęcie przedstawia porównanie budowy na przekroju czaszki Lustrzenia z populacji powierzchniowej i ślepej. Czaszka tej pierwszej wygląda jak u większości ryb z dobrze wykształconymi oczodołami i półokrągłym pyskiem. Czaszka ryb z populacji ślepej jest mocno zdeformowana, spłaszczona grzbietobrzusznie, pysk o kształcie trójkątnym, a oczodoły zapadnięte.

Różnica w budowie czaszki dorosłych Lustrzeni żyjących na powierzchni (po lewej) i w ciemnościach (po prawej). Autor: Amanda Powers/UC

Co ciekawe, nie wszystkie Lustrzenie zamieszkują ciemne jaskinie. Istnieją także populacje tego gatunku żyjące w wodach powierzchniowych — rzekach i potokach. W przeciwieństwie do tych pierwszych dorosłe okazy powierzchniowych Lustrzeni posiadają pigmentację skóry oraz wykształcone oczy. O tym, że stanowią ten sam gatunek świadczyć może fakt, że wydają płodne potomstwo podczas krzyżowania ze swoimi jaskiniowymi kuzynami. Najciekawsza okazała się jednak obecność mniejszej ilości neuromastów na czaszce ryb żyjących na powierzchni od tych w mroku, co dodatkowo podkreśla ich znaczenie dla życia w ciemności.

W zaproponowanym mechanizmie trudno nie zauważyć podobieństw do już znanych, takich jak np. echolokacja u nietoperzy (choć z kilkoma różnicami). Budowanie topografii jaskini przez Lustrzenia można zatem wyobrazić sobie jako faceta chodzącego w kółko po pokoju z prawym policzkiem przytkniętym do ściany. Mimo wszystko na chwilę obecną wciąż jest to tylko hipoteza i naukowcy zamierzają kontynuować swoje badania. Kto wie? Być może przyszłe wyniki rzucą jakieś nowe światło na sprawę ryb pływających po ciemku.