Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
К. Циммер
«Микрокосм». Глава из книги


Р. Докинз
«Эгоистичный ген». Глава из книги


А. Бердников
Вдоль по лунной дорожке


В. Бабицкая, С. Горбунов
Как и зачем птицы общаются с охотниками за медом


Е. Чернова
Хаос и порядок: фрактальный мир


У. Айзексон
«Инноваторы». Глава из книги


Н. Резник
Жираф большой, ему видней, и сам он хорошо заметен


М. Софер
Куда уходит лето?


С. Петранек
«Как мы будем жить на Марсе». Глава из книги


В. Мацарский
Разгневанный Эйнштейн и «темный» рецензент







Главная / Новости науки версия для печати

Рыбы чуют, как дышат черви


Рис. 1. Сомики Plotosus japonicas

Рис. 1. Сомики Plotosus japonicas. Как показало недавнее исследование, рецепторы на их усиках могут регистрировать микроизменения кислотности среды. Фото с сайта endlessblue.jp

Американо-японская группа ученых доказала существование особых сенсорных рецепторов у рыб. Эксперименты проводились на морских сомиках, которые, как выяснилось, могут реагировать даже на незначительные снижения pH среды. Чувствительность рецепторов настолько высока, что они регистрируют изменения, которые вызываются дыханием мелких беспозвоночных. Это означает, что сомики ощущают, как дышит их добыча.

Как рыбы, обитающие в темноте, у дна, находят себе пищу? Особенно если речь идет о бентофагах, выкапывающих свою малоподвижную добычу из слоя донного ила. Принято считать, что они ориентируются по запаху и вкусу. Запах привлекает рыбу издалека, а в непосредственной близости от кусочка пищи в действие вступают вкусовые сенсоры, которые выводят рыбу точно к цели. Именно так ищут, например, свою добычу глубоководные макрурусы, которые из-за отсутствия светящихся органов не могут полагаться на зрение (об этом можно прочитать в статье D. M. Bailey et al. 2007. A taste of the deep-sea: The roles of gustatory and tactile searching behaviour in the grenadier fish Coryphaenoides armatus). У рыб органы вкуса с вкусовыми рецепторами сосредоточены на специальных усиках на рыле, хотя вкусовые почки расположены вдоль всего тела рыбы. Как известно, вкусовые предпочтения и пищевое поведение у рыб строго наследуются; вероятно, у них нет и привыкания к ежедневной пище. Иными словами, рыба будет выбирать преимущественно то, что ей предписано видовым кодексом. И искать добычу будет так, как ей позволяют унаследованные пищевые рецепторы. Что это за рецепторы, помогающие обнаружить червяка, закопавшегося в грунт?

Ученые из Кагосимского (Япония) и Луизианского (США) университетов открыли новый вид рецепции у рыб, который, по-видимому, можно отнести к вкусовой рецепции. Он связан с регистрацией кислотности среды (водородного показателя, pH). Ученые выяснили, что при поиске добычи в темноте рыбы ориентируются именно на нее. Поразительна высочайшая чувствительность этих рецепторов: они реагируют даже на такие слабые изменения, которые вызываются дыханием животного, к примеру червя. Вспомним, что с точки зрения химии выдох, как бы он ни был оформлен, — это добавление в окружающую среду CO2. При этом образуется угольная кислота, которая немного понижает pH. Как показали измерения, амплитуда изменений pH в непосредственном окружении червя (в радиусе 5 мм от него) — 0,15–0,25, а на расстоянии 1 см от червя кислотность среды уже не меняется.

Чтобы доказать, что рецепторы реагируют именно на снижение pH, были проведены два эксперимента. В первом из них сомикам в аквариум положили трубку, в которую подавали по капле воду с пониженным pH (добавив в морскую воду чуточку соляной кислоты). В соседнем аквариуме сидели рыбки, которым в трубку подавалась вода с фоновым pH 8,3. И в том и в другом случае измеряли время, проведенное сомиками около трубок. Около трубки с пониженным pH рыбки проводили примерно в два раза больше времени (рис. 2). Сомиков явно интересовала загадочная трубка с подкисленной водой, рядом с ней они демонстрировали пищевое поведение, пытаясь добыть несуществующего червя, кусали трубку (опыт можно посмотреть на видео из дополнительных материалов к обсуждаемой статье).

Рис. 2. Время, проведенное сомиками рядом с трубкой, в которую подавалась подкисленная вода

Рис. 2. Время, проведенное сомиками рядом с трубкой, в которую подавалась по капле подкисленная до рН 7,9 вода (low pH). Результат сравнивается с контролем: в трубку по капле подается обычная морская вода с рН 8,3 (SW1 и SW2). График из обсуждаемой статьи

Во втором эксперименте с помощью подведенных электродов измеряли непосредственное возбуждение нейронов, иннервирующих усики. Обездвиженным сомикам на 2–3 секунды подавали к губам и усикам воду с пониженным pH (например, с 8,23 до 8,17) и затем регистрировали нейронный потенциал. Даже при минимальном падении pH в нейронах возникала высокоамплитудная активация, затухающая через короткое время после стимуляции (рис. 3). Оба эти эксперимента показывают, что у сомиков имеется инструмент для реагирования на простое снижение кислотности, им для этого не нужны какие-то специальные запаховые стимулы специфического строения.

Рис. 3. Возбуждение отдельных волокон тройничного нерва сомиков

Рис. 3. Возбуждение отдельных волокон тройничного нерва при стимуляции усиков и губ сомиков водой с пониженной кислотностью. Прямоугольник показывает момент стимуляции, когда к передней части головы обездвиженного сомика подавали воду с тем или иным рН, отличающимся от фонового 8,23; цифры слева показывают эти значения рН. Видно, что нейроны возбуждаются при понижении рН. График из обсуждаемой статьи

Это исследование помогает представить себе «мир сомиков» — мир, где пульсирующими точками отмечены вдохи и выдохи питательной мелочи, где медленно затухают дорожки, проложенные крупными быстрыми хищниками, где темная плотность четко обозначает проплывающего вдали соседа.

Источник: J. Caprio, M. Shimohara, T. Marui, S. Harada, S. Kiyohara. Marine teleost locates live prey through pH sensing // Science. 2014. V. 344. P. 1154–1156.

Елена Наймарк


Комментарии (3)



Последние новости: БиохимияНейробиологияЕлена Наймарк

21.09
В условиях антропогенного шума летучие мыши перестают полагаться на слух
13.09
Эволюционный эксперимент показал, где и как появляются наиболее приспособленные особи
6.09
Собачий мозг обрабатывает речевую информацию почти так же, как человеческий
5.09
Найдены строматолиты возрастом 3,7 млрд лет — древнейшие следы жизни на Земле
6.07
Метанокисляющие микроорганизмы донных осадков оказались неожиданно разнообразными
28.06
Подростки лучше учатся на положительном опыте, чем на отрицательном
22.06
Рыбки-брызгуны хорошо различают человеческие лица
15.06
Получение генов пектиназ от протеобактерий резко ускорило видообразование палочников
8.06
Новые древние остатки людей с острова Флорес говорят о родстве «хоббитов» с эректусами
1.06
Половой отбор сделал сперматозоиды дрозофил самыми длинными в мире

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия