Як безока риба налаштовує свій біологічний годинник
Підземна сліпа риба Phreatichthys andruzzii - унікальний володар 47-годинного біологічного добового ритму. Внутрішній годинник ця риба підлаштовує, за відсутністю зміни дня і ночі, відповідно до свого обіднього розкладом і температурі навколишнього середовища.
Печерна риба Phreatichthys andruzzii (фото авторів дослідження).
У всіх тварин і рослин є біологічний годинник - спеціальний фізіологічний механізм, який задає добовий ритм життя. Добові, або циркадні, ритми визначають, коли нам спати, а коли не спати, від них залежить харчова поведінка, рівень кров`яного тиску і безліч інших речей в організмі. Збій в добовому ритмі може послужити причиною самих різних проблем зі здоров`ям, від нервових розладів до хвороб серцево-судинної системи. При цьому здається очевидним, що такий годинник повинні підлаштовуватися під зміну дня і ночі, тобто під звичайні 24-годинні добу. Дійсно, механізми циркадних ритмів залежать від роботи фоторецепторів, які інформують нервову систему і весь організм про поточний час. Але як в такому випадку надходять різні види сліпих від народження тварин, які все життя проводять в непроглядній пітьмі?
Одне з таких тварин - безока риба Phreatichthys andruzzii, що живе в підземних водоймах на території Сомалі пустелі. Вважається, що вона пішла під землю 2,6 млн років тому. І якщо у неї колись і було поняття про 24-годинному добовому ритмі, то всякі його сліди повинні були давним-давно зникнути з її пам`яті. Але без такої ритмічної регуляції можуть жити тільки бактерії, так і у них деякі види встигли обзавестися добовим циклом. Життя в темряві повинна була привести не тільки до втрати очей: у P. andruzzii повинен був виробитися якийсь інший орієнтир, за яким вона могла б підлаштовувати свій внутрішній годинник.
Команда вчених з різних європейських інститутів порівняла роботу біологічного годинника риби P. andruzzii і її родича з того ж сімейства коропових - аквариумного даніо-реріо. На періодичну, з інтервалом в 12 годин, зміну темряви і світла підземна риба не реагувала ніяк. Даніо-реріо, природно, демонстрував звичайний 24-годинний добовий цикл. Дослідники виявили, що у P. andruzzii не працюють два фоточутливих білка, і замінили їх на аналогічні від даніо-реріо. Після цієї операції печерна риба почала реагувати на 12-годинну зміну дня і ночі. Це дозволило зробити висновок, що основний механізм біологічного годинника у неї в нормі, просто виявилася зламана одна з деталей, умовна молекулярна «пружина», що реагує на світло.
Однак такий висновок не зовсім вірний. З`ясувалося, що молекулярна «пружина» не те щоб зламана, але замінена на іншу. Годинники підземної сліпий риби виявилися підлаштовані під обідню пору - і в зв`язку з цим мали періодичність в 47 годин. Травний апарат забезпечив P. andruzzii 47-годинними цілодобово. Слід сказати, що і у даніо-реріо біологічний годинник зазнають впливу з боку шлунка, але тут відбувається узгодження зі світловим днем. Крім того, у підземній риби добовий ритм частково підпорядковується температурних перепадів, тобто до його регуляції підключилися і температурні рецептори.
Як пишуть дослідники в веб-журналі PLoS Biology, це дуже незвично для суточно-ритмічної фізіології. У більшості організмів біологічний годинник надійно ізольовані від температурних відчуттів. Очевидно, P. andruzzii довелося за два з половиною мільйони років еволюції знайти інші датчики для підстроювання своїх добових ритмів, за відсутністю зміни дня і ночі. Можливо, дивна фізіологія цієї риби прояснить багато питань в регуляції добового ритму у інших «світлочутливих» тварин, включаючи людину.
