Животные, которые никогда не сталкивались с солнечным светом и не имеют между собой ничего общего, в одинаковых условиях независимо друг от друга сформировали почти идентичные механизмы адаптации к темноте.
Можно выделить четыре основных механизма: изменения в строении глаз, развитие других органов чувств, высокий уровень энергосбережения и биолюминесценция, пояснил биолог, доцент кафедры физиологии, фармакологии и токсикологии Института «Казанская академия ветеринарной медицины имени Н. Э. Баумана» Казанского ГАУ Радий Папаев.
Это явление, о котором говорят биологи, называется конвергентной эволюцией: когда различные виды, не имеющие родственных связей, приходят к одинаковым адаптациям под давлением схожих условий среды. В данном случае таким условием является полная темнота — и все, что с ней связано: нехватка пищи, отсутствие визуальных сигналов, невозможность ориентироваться с помощью зрения. Глубоководные рыбы, пещерные саламандры, жуки и ракообразные — все они столкнулись с одинаковыми вызовами и нашли удивительно схожие решения.
«Сравнительный анализ адаптаций глубоководных и пещерных животных наглядно демонстрирует, как схожие экологические условия формируют аналогичные эволюционные решения у совершенно разных групп организмов. Это не случайность, а закономерность: эволюция в условиях жестких ограничений движется по предсказуемым путям. Понимание этих механизмов важно не только для биологии, но и для разработки новых подходов в ветеринарии и биотехнологиях», — отметил Папаев.
Судьба органов зрения у обитателей темноты складывается по-разному. У большинства глаза редуцированы и практически не функционируют. У глубоководных видов, напротив, они гипертрофированы до огромных размеров, чтобы улавливать редкие вспышки биолюминесценции. При этом цветное зрение исчезает у всех: оно требует слишком много ресурсов и бесполезно в условиях темноты. Остается лишь черно-белое, палочковое — максимально чувствительное к слабому свету.
Вместо утраченного зрения животные развивают другие чувства — и масштаб этих изменений значителен. У пещерной рыбы астианакс механорецепторы боковой линии — органы, улавливающие малейшие колебания воды — развиты настолько, что рыба ориентируется в пространстве почти так же точно, как зрячие сородичи. У пещерных насекомых количество обонятельных нейронов может увеличиваться на 70% — чтобы учуять редкую добычу там, где ее почти нет. Эти изменения затрагивают и мозг: отделы, отвечающие за обоняние и осязание, у пещерных животных заметно крупнее, чем у их наземных родственников.
«Отдельная история — энергосбережение. В пещерах и на больших глубинах еды хронически не хватает, и организмы научились обходиться минимумом. Пещерный протей — небольшая слепая саламандра — может голодать до 12 лет, поддерживая пульс всего 10−15 ударов в минуту. Многие беспозвоночные развиваются крайне медленно и почти не двигаются без крайней необходимости. Глубоководные рыбы пошли еще дальше: их скелеты слабо минерализованы, а ткани содержат много воды — все это снижает затраты на поддержание структуры тела и помогает выдерживать колоссальное давление на больших глубинах», — объяснил биолог.
Темнота также привела к появлению новых способов общения. Глубоководные животные активно используют биолюминесценцию — свечение, которое служит одновременно приманкой для добычи, средством маскировки и сигналом для сородичей. Пещерные жуки рода агрецина общаются через вибрации, передаваемые по каменистому субстрату пещеры — в кромешной тьме это надежнее любого визуального сигнала.
Фото: hi-tech.mail.ru