Рыбья кожа не просто отражает свет, она его даже чувствует

Фото из открытых источников

Сверкающая стая серебристых рыб может напомнить вам диско-шар — ослепительное зрелище, составленное из множества крошечных зеркал. Однако новые исследования показывают, что кожа этих рыб способна на гораздо большее, чем просто отражение света.

Масакадзу Ивасака — междисциплинарный инженер из Хиросимского университета в Японии, который на протяжении десятилетий исследует взаимодействие света в организме рыб. В новой препринтной статье, размещенной на сервере препринтов bioRxiv, которая еще не прошла рецензирование и не была официально опубликована, Ивасака утверждает, что обнаружил в коже рыб специализированные поры, которые реагируют на свет, а не просто отражают его.

Он наблюдал это замечательное явление у серебристой рыбы Hypoatherina tsurugae , обитающей в относительно мелководных океанских водах вокруг Японии и Кореи. В их коже находятся особые клетки, известные как иридофорные клетки, плотно заполненные кристаллами гуанина. Эти кристаллы отражают свет под разными углами, создавая эффект цвета, не за счет пигмента, как это делают клетки нашей кожи с меланином, а благодаря своей структурной организации, которая преломляет и отражает свет на разных длинах волн.

В предыдущих исследованиях этих рыб Ивасака зафиксировал иридифорические пятна вдоль чешуек спинной части туловища животных, которые демонстрировали «быстрое и повторяющееся отражение света на частотах в несколько герц, независимо от движения тела». Эти пятна переключаются между тремя состояниями, которые Ивасака довольно поэтично назвал «статичным ярким», «динамично мерцающим» и «темным». Он предположил, что эти состояния могут меняться в зависимости от уровня освещенности окружающей среды, и разработал это новое исследование, чтобы проверить эту теорию.

Ивасака проводил свои эксперименты на 22 рыбах, пойманных в дикой природе и содержавшихся в стандартном лабораторном аквариуме. Чтобы рассмотреть кожу рыб под микроскопом в условиях меняющегося освещения, некоторых из них ненадолго анестезировали, исследовали с помощью микроскопа с камерой, а затем вернули в основной аквариум. Сначала он направил на рыбу белый светодиод, который освещал комнату и аквариум в целом.

Иридофоры оставались в своем «статичном ярком» состоянии до тех пор, пока прямой свет не выключали, после чего иридофоры быстро переходили в «темный» режим, примерно так же, как меняются наши зрачки, если кто-то выключает свет.

В этом «темном» состоянии кристаллы гуанина перестали отражать свет с той же интенсивностью, как если бы они были слегка смещены. Но вскоре они снова привыкли к окружающему белому свету комнаты, вернувшись в режим «статичной яркости».

Затем Ивасака повторил этот эксперимент, проверив реакцию иридофоров на синий, зеленый и красный светодиодный свет, а также на синий лазер и два вида зеленых лазеров.

«Спектральный анализ показал, что эта реакция тушения наиболее чувствительна к синему свету по сравнению с зеленым и красным освещением», — описывает Ивасака.

По его словам, в этих экспериментах иридофоры возвращались в мерцающее состояние примерно через 10 секунд после прекращения прямого воздействия источника света.

«Скорость и обратимость этой реакции позволяют предположить, что в ней задействованы механизмы, выходящие за рамки медленных внутриклеточных структурных перестроек, и указывают на возможность нейронной модуляции в дополнение к внутренним фоторецепторным процессам», — пишет Ивасака.

Он предполагает, что в этом могут быть замешаны опсины — группа светочувствительных белков, наиболее известных своей ролью в сетчатке глаза. Однако эта теория выходит за рамки данного исследования, которое не рассматривало молекулярные механизмы, лежащие в основе светореактивности кожи рыбы.

Обратите внимание, что данное исследование еще не прошло строгую процедуру научной экспертной оценки или официальной публикации. Это означает, что оно может содержать ошибки, упущения и еще не получило одобрения научного сообщества.