Zrak je jednou zo špecialít hlbokomorských rýb. Mimoriadne citlivé a veľké oči im umožňujú orientovať sa, loviť a hľadať si partnera.
Hlbokomorské ryby mávajú oči nápadne zväčšené alebo majú tubulárne či zrkadlové oči. Zdroj: Přírodovědecká fakulta UK
Dnes už vieme, že aj hlboko v moriach a oceánoch je čulý život. Živočíchy žijúce v tomto nehostinnom prostredí si vyvinuli rôzne stratégie, ako sa vyrovnať s extrémnymi podmienkami. Okrem chladu (v hlbinách panujú teploty okolo 2 až 3 stupňov Celzia) a enormne vysokému tlaku (v hĺbke 10 000 metrov pod morom spočíva na každom štvorcovom centimetri tiaž s hmotnosťou jednej tony) musia zvládnuť aj nedostatok svetla. Lúče svetla prenikajú do hĺbky 900 až 1 000 metrov, potom je už len tma.
Hlboký oceán
Najhlbším miestom planéty je Mariánska priekopa, nachádzajúca sa v hĺbke 11 034 metrov. O hlbokom oceáne však hovoríme už od hĺbky 800 metrov pod hladinou. Zóna tmy nastáva v hĺbke 1 000 metrov pod hladinou. Často je prerušovaná modrými zábleskmi bioluminiscenčných organizmov. Bioluminiscencia je jednou zo schopností, ktorou si ryby a iné živočíchy v temnote pomáhajú. Vedci predpokladajú, že až 90 percent obyvateľov morských hlbín si vie vytvoriť vlastné svetlo.
Stratégie prežitia
Na život v tme sa ryby a iné živočíchy v priebehu evolúcie adaptovali a vyvinuli si najrôznejšie stratégie. Jednou zo špecialít hlbokomorských rýb je ich zrak. Niektoré ryby majú mimoriadne citlivé a veľké oči, ktoré im umožňujú optimálne vnímať aj malé množstvo svetla. Vďaka tomu sa dokážu orientovať v tme, loviť korisť alebo si nájsť partnera.
Výskumu zraku hlbokomorských rýb sa intenzívne venuje česká biologička Zuzana Musilová z Katedry zoológie Prírodovedeckej fakulty Univerzity Karlovej a morský biológ Fabio Cortesi z Queenslandskej univerzity. Spolu sa podieľali na výskume na Bazilejskej univerzite v roku 2019, ktorého výsledky boli uverejnené v prestížnom časopise Science, a dokonca sa dostali aj na titulnú stranu.
Hlbokomorské ryby a ich zrak
Podľa Zuzany Musilovej každá adaptácia, ktorá zlepší schopnosť orientovať sa v 3D priestore hlbokého mora, predstavuje obrovskú výhodu. Pri hlbokomorských rybách, ktoré sú dominantnými predátormi, nachádzame hneď niekoľko úrovní, ako sa prispôsobili životu v tomto prostredí.
Prvý stupeň predstavuje morfológia. Hlbokomorské ryby mávajú nápadne zväčšené alebo inak zvláštne oči (napríklad takzvané tubulárne či zrkadlové oči). Ďalšiu úroveň adaptácie na extrémnu tmu predstavuje morfológia sietnice. Niektoré druhy majú na sietnici niekoľko vrstiev buniek citlivých na svetlo, pri iných druhoch pozostáva sietnica iba z tyčiniek bez akýchkoľvek čapíkov.
Ako funguje zrak u ľudí
Ľudské oko má na sietnici približne 125 miliónov tyčiniek a 7 miliónov čapíkov, čo sú bunky citlivé na svetlo. Čapíky, reagujúce na jednotlivé farby, sú v strede sietnice, tyčinky, reagujúce na čiernu a bielu farbu, sa nachádzajú na okraji sietnice. Pri ich odrážaní vznikajú nervové impulzy, ktoré zrakový nerv prenáša do mozgu. Tyčinky, dlhšie tmavšie bunky, sú činné pri nedostatku svetla, čapíky umožňujú farebné videnie, ale potrebujú na to dostatočné množstvo svetla.
Ľudia s fungujúcim zrakom strácajú pri nedostatku svetla farbocit. V prítmí prestaneme najskôr rozoznávať červenú, potom oranžovú, ďalej žltú a zelenú. Vnímanie modrej farby mizne ako posledné a objavuje sa ako prvé pri svitaní.
Špeciálne videnie
V spomínanom výskume sa vedci zaoberali analýzou fotoreceptorových buniek, teda tyčiniek a čapíkov na očnej sietnici, a ich pigmentmi citlivými na svetlo. Preskúmali genóm hlbokomorských rýb aj 101 taxónov naprieč skupinami kostnatých rýb (Teleostei). Zistili, že hlbokomorským rybám chýbajú gény zodpovedné za videnie v okrajových častiach viditeľného spektra. Tieto ryby teda stratili gény pre citlivosť v UV a červenej farbe.
„Hlbokomorské prostredie má určité špecifiká. Okrem toho, že sa tu znižuje svetelná intenzita, teda počet fotónov, ktoré prejdú vodným stĺpcom, sa tiež zužuje farebné spektrum – do hlbín preniká v podstate už len stredná, modrá a zelená časť svetelného spektra,“ vysvetlila Zuzana Musilová.
Naopak, pigment rodopsín, ktorý je pri stavovcoch zodpovedný za čiernobiele videnie pri horších svetelných podmienkach, sa pri hlbokomorských rybách znásobil. Vedci zistili, že pri niektorých skupinách hlbokomorských rýb sa viacnásobne zduplikoval. Pri beztŕňovke striebornej (Diretmus argenteus) vedci objavili až 38 kópií tohto génu namiesto jednej.
Beztŕňovka strieborná (Diretmus argenteus) má 38 kópií génu pre tyčinkový pigment rodopsín, takže medzi stavovcami je unikátom. Zdroj: Wikimedia Commons
Beztŕňovka strieborná, ktorú sme skúmali najmä pre vysoký počet kópií rodopsínových génov, sa živí kôrovcami, ktoré produkujú farebné bioluminiscenčné signály, a vďaka tejto adaptácii môžu byť ľahšie rozpoznateľné. Ryba sa tak môže zamerať na tú najchutnejšiu korisť.
Biologička Zuzana Musilová
Pozrite si
Potomkovia vidia inak ako rodičia
Ďalším výskumom vedci zistili, že zrak hlbokomorských rýb sa vyvíja: malé ryby vidia inak ako ich rodičia. Larválne štádiá rýb sa totiž zdržiavajú pri hladine, kde využívajú čapíkový gén na videnie zeleného svetla, kým dospelé ryby používajú tyčinkové rodopsíny.
Zrak rýb sa teda mení vo veku, keď prechádzajú do hĺbky. Ryby sa adaptujú na videnie v hlbokom oceáne, kde nie je dostatok svetla. Väčšina čapíkových génov tak z genómu počas evolúcie vymizla okrem čapíkového proteínu citlivého na zelenú farbu.
Zdroj: NATUR CUNI (1, 2), The University of Queensland, Planet Wissen
(zh)
