Биологи из Колледжа искусств и наук Калифорнийского университета обнаружили, что мексиканские пещерные рыбы производят больше гемоглобина за счет эритроцитов, которые намного крупнее, чем у обитающих на поверхности рыб. Гемоглобин помогает организму транспортировать кислород и углекислый газ между клетками и органами рыб и их жабрами.
Исследование демонстрирует то, насколько много еще можно узнать о животных, которые интересовали биологов на протяжении 200 лет.
«Я давно очарован этими рыбами, — заявил доцент Калифорнийского университета Джошуа Гросс.
Пещерные рыбы эволюционировали в пещерах по всему миру. Вид, изученный биологами Калифорнийского университета, Astyanax mexicanus, отделился совсем недавно — всего 20 000 лет назад — от поверхностной рыбы, которая до сих пор обитает в ручьях Сьерра-де-Эль-Абра, Мексика.
Пещерные рыбы бледно-розовые и почти прозрачные по сравнению с их серебристыми собратьями на поверхности. В то время как пещерные рыбы имеют едва заметные очертания рудиментарных глазниц, у поверхностных тетр огромные круглые глаза, которые придают им постоянно удивленное выражение.
По словам Гросса, несмотря на очевидные физические различия, многие считают этих двух рыб представителями одного и того же вида.
«В отличие от вьюрков Чарльза Дарвина на Галапагосских островах, которые разделены на уровне видов, пещерные и поверхностные рыбы считаются представителями одного и того же вида и могут скрещиваться», — сказал он.
По словам Гросса, это делает их хорошей модельной системой для биологов при изучении эволюционных и генетических адаптаций.
Гросс и его ученики много узнали об этих загадочных рыбках за эти годы. Они обнаружили, что череп рыбы асимметричен, что может быть приспособлением для навигации в мире без визуальных подсказок. И они определили ген, ответственный за призрачно-бледный цвет рыбы. Этот же ген отвечает за рыжий цвет волос у людей.
Другие ученые сообщают, что пещерные рыбы спят меньше, чем поверхностные рыбы.
Для последнего исследования Гросс и студенты-биологи Калифорнийского университета Джессика Фридман и Тайлер Боггс, ведущий автор исследования, исследовали гемоглобин в крови пещерных рыб, чтобы выяснить, может ли это объяснить, как они выживают в среде с низким содержанием кислорода в глубоких подземных пещерах. В исследовании Калифорнийского университета изучались пещерные рыбы из трех популяций в мексиканских пещерах под названием Чика, Тинаха и Пачон.
В то время как быстрые поверхностные потоки насыщены кислородом, пещерные рыбы живут в глубоких кавернах, где стоячая вода остается нетронутой в течение длительного времени. Исследования показали, что в некоторых из этих стоячих бассейнов растворенного кислорода гораздо меньше, чем в поверхностных водах.
Образцы крови показали, что у пещерных рыб больше гемоглобина, чем у поверхностных рыб. Исследователи Калифорнийского университета предположили, что пещерная рыба должна иметь более высокий гематокрит — клиническую меру относительного вклада эритроцитов в цельную кровь.
Эти исследователи ожидали найти больше эритроцитов у пещерных рыб.
«Но они были практически такими же. Мы не могли понять, что происходит», — заявил Гросс.
Биологи Калифорнийского университета исследовали эритроциты обеих рыб и обнаружили, что у пещерных рыб они намного крупнее.
«Эта разница в размерах в значительной степени объясняет различия в гематокрите. Мы очень мало знаем о механизме изменения размера клеток в эволюции, поэтому мы можем извлечь выгоду из этого открытия, чтобы понять, как у животных развивается повышенная емкость гемоглобина», — добавил ученый.
По его словам, повышенный гемоглобин может позволить пещерным рыбам дольше добывать корм в среде с низким содержанием кислорода. Им часто приходится прилагать больше усилий, чтобы найти ограниченное количество еды в пещерах.
Боггс отметил, что ученых очень интересует, как рыбы получают кислород из воды. Из-за изменения климата и развития человека в морских системах происходит больше экологических бедствий, таких как красные приливы, цветение водорослей, которые создают среду с низким содержанием кислорода, что часто приводит к массовой гибели рыбы.