Чтобы видеть в мутной воде, рыба-слон пользуется фасеточной сетчаткой

Рыба-слон, обитающая в водоёмах с мутной водой, концентрирует слабый свет с помощью системы зеркал, направляющих его к колбочкам. В результате у рыбы работают одновременно оба типа фоторецепторов, и видит она хотя и менее чётко, зато относительно далеко.

Слонорыл Gnathonemus petersii (здесь и ниже иллюстрации авторов исследования).
Слонорыл Gnathonemus petersii (здесь и ниже иллюстрации авторов исследования).

Зрение позвоночных основано на работе двух видов рецепторных клеток — палочек и колбочек. Колбочки менее чувствительны, зато благодаря им у нас есть цветное зрение. Вечером (ночью) колбочки уступают место более чувствительным палочкам: цвета становятся менее различимы, но можно видеть при низкой освещённости. У кошек, например, палочек больше, поэтому они и могут охотиться в густой темноте.

Устройство сетчатки африканской рыбы-слона, или гнатонемуса Петерса (Gnathonemus petersii), на первый взгляд кажется исключительно неразумным: светочувствительные палочки спрятаны за колбочками, а колбочки собраны в чашеобразные кластеры, что должно уменьшать разрешающую способность глаза. Учитывая, что слонорыл живёт в мутной, грязной воде африканских водоёмов, удивительно, что он вообще что-то видит. Но первое впечатление обманчиво: оказывается, глаза гнатонемуса созданы как раз для того, чтобы видеть в непрозрачной среде. Целая команда зоологов из нескольких университетов Германии, Великобритании и России занималась структурой сетчатки рыбы-слона; результаты этой работы исследователи представили на страницах Science.

Выяснилось, что чашеобразные структуры в сетчатке гнатонемуса, на дне которых сидят колбочки, содержат слои кристаллов гуанина, которые работают как умножающие свет зеркала. Эти молекулярно-кристаллические зеркала отражают красный свет: всё равно в мутной воде остальные цвета поглощаются средой, не достигая глаз рыбы. Красный свет многократно отражается и усиливается внутри чаши с колбочками, и когда он наконец-то достигает дна с колбочками, клетки имеют дело с сигналом, который в пять раз мощнее исходного. В итоге низкочувствительные колбочки получают достаточно света, чтобы передать информацию в мозг. В этом случае до палочек, которые лежат позади них, света доходит ещё меньше, и они, реагируя на малую освещённость, работают вместе с колбочками.

Устройство чашеобразного элемента сетчатки с колбочками на дне.
Устройство чашеобразного элемента сетчатки с колбочками на дне.

У человека оба вида фоторецепторов работают в течение дня поочерёдно, а перекрываются только утром и вечером, когда ослабление света заставляет включиться палочки, но и колбочкам ещё хватает освещённости. У слонорыла, как выяснили исследователи, постоянно действуют и те и другие. Но остаётся другая проблема: размещение колбочек по чашеобразным кластерам, которые можно уподобить фасеткам, уменьшает разрешение. Если колбочки равномерно рассеяны по сетчатке, изображение в мозгу складывается из множества «пикселов», каждый из которых соответствует колбочке. Но в случае групп колбочек эти «пикселы» увеличиваются и чёткость изображении падает. Это значит, что мелких объектов слонорыл видеть не может. Однако это ему и не нужно: в мутной воде важно вовремя различить крупного хищника, заметить его издалека, из-за завесы водяной мути и пузырьков воздуха, и скрыться от него. Подробности внешнего вида врага в этом случае совершенно не важны.

Подготовлено по материалам Ars Technica.


Кирилл Стасевич, Компьюлента





Интересные новости
Вплине на вимірювання часу: танення льодовиків сповільнило обертання ЗемліВплине на вимірювання часу: танення льодовиків сповільнило обертання Землі
Вчені розповіли, чому «зірки-невдахи» часто самотніВчені розповіли, чому «зірки-невдахи» часто самотні
Блок рекламы


Похожие новости

В июне жители Земли смогут увидеть парад пяти планетВ июне жители Земли смогут увидеть парад пяти планет
Увидеть инфракрасное излучение невооружённым взглядом помогут молекулярные датчикиУвидеть инфракрасное излучение невооружённым взглядом помогут молекулярные датчики
Китайских промышленных роботов научили «читать» мысли рабочих на конвейере, чтобы помогать имКитайских промышленных роботов научили «читать» мысли рабочих на конвейере, чтобы помогать им
Создатель криптоплатформы Tron заплатил $28 млн, чтобы слетать в космос на корабле New Shepard
NASA запустила в космос корабль, чтобы разбить его об астероид
Кремниевая революция: физики впервые смогли увидеть то, почему кремниевые элементы в батареях разрушаются так быстро
Тираннозавры часто кусали друг друга за морды. Но не так сильно, чтобы убить
Учёные из Швейцарии приблизились к тому, чтобы квантовые явления можно было увидеть и даже «пощупать»
В Австралии пауки образовали огромный кокон после наводнения, чтобы подняться выше земли
NASA отправит на Венеру две роботизированных миссии, чтобы узнать, почему планета "стала похожей на ад"
Последние новости

Подгружаем последние новости