Kilka lat temu biolożka Lori Schweikert – obecnie związana z Uniwersytetem Północnej Karoliny Wilmington – łowiła ryby na archipelagu Florida Keys. Wyciągnęła z wody odyńczyka (Lachnolaimus maximus) i rzuciła rybę na pokład. Kiedy po pewnym czasie wróciła, by włożyć ją do chłodziarki, zauważyła coś dziwnego. Ryba upodobniła się kolorem i wzorem do pokładowych desek.
Nie byłoby w tym nic nadzwyczajnego, bo odyńczyk – występujący na zachodnim Atlantyku od Północnej Karoliny do Brazylii – znany jest ze swoich umiejętności kamuflażu. W ciągu ułamków sekundy jego biała skóra potrafi pokryć się plamkami albo stać się czerwono-brązowa. Wszystko po to, by ryba mogła upodobnić się do piasku, skał czy koralowców.
To, że złapany odyńczyk zmienił wzór na skórze, nie było więc zaskakujące. Jednak ryba była już martwa. To zastanowiło biolożkę. Czyżby zwierzę potrafiło wykrywać światło tylko skórą, niezależnie od oczu i bez pomocy mózgu?
Po co ryba widzi skórą?
Schweikert rozpoczęła badania odyńczyków. Pięć lat temu wraz z biologiem Sönke Johnsenem wykazała, że ryby te mają gen kodujący opsyny – światłoczułe białka − znajdujący się w ich skórze. Inne zmieniające kolor zwierzęta, takie jak ośmiornice czy gekony, także wytwarzają w skórze opsyny.
– Kiedy odkryliśmy je u odńczyka, spojrzałam na Sönke i zapytałam: po co mieć detektory światła w skórze? – wspomina Lori Schweikert. Naukowcy postawili wpierw hipotezę, że dzięki nim ryba może lepiej oszukiwać otoczenie. Jednak dalsze badania doprowadziły to bardziej zdumiewającej teorii. Naukowcy są zdania, że „ryby mogą używać opsyn, by widzieć same siebie”.
System kontroli koloru
Dlaczego potrzebowałyby takiej zdolności? – Jeśli nie masz lustra ani nie możesz się zgiąć, żeby na siebie spojrzeć, skąd masz pewność, że jesteś właściwie ubrany? – pyta retorycznie Schweikert. − Dla nas nie ma to znaczenia – dodaje. Jednak dla zwierząt, które zmieniają kolor, by odstraszyć drapieżniki, spłoszyć rywali albo przyciągnąć partnera, taki „system kontroli wyglądu” może być sprawą życia i śmierci.
Skóra odyńczyka z bliska / fot. Lori Schweikert, University of North Carolina Wilmington
Jak dokładnie miałby działać, badacze opisali w pracy opublikowanej w czasopiśmie „Nature Communications”. Analiza skóry odyńczyka pod mikroskopem wykazała, że składa się ona z chromatoforów, czyli komórek zawierających żółte, czerwone i czarne barwniki. W zależności od tego, czy barwniki te rozpraszają się po całym chromatoforze, czy też skupiają w jednym jego miejscu, kolor skóry ryby się zmienia.
Nowy rodzaj komórek
Dalsze badania elektronowym mikroskopem transmisyjnym przyniosły niespodziankę. W chromatoforach nie było opsyn. Białka wykrywające światło znajdowały w nieznanych wcześniej komórkach leżących tuż pod chromatoforami.
Takie ich położenie oznacza, że do warstwy komórek zawierających opsyny dociera tylko ta część światła, która zostaje przepuszczona przez chromatofory z barwnikami. Czyli – że komórki z opsynami działają jak wewnętrzny polaroid. – Te zwierzęta dosłownie mogą zrobić sobie zdjęcie ze środka – mówi Johnsen. – W ten sposób są w stanie dowiedzieć się, jak wygląda ich skóra, nawet, mimo że nie mają możliwości wygięcia głowy i spojrzenia na siebie – dodaje badacz.
Od ryb do robotów
Naukowcy podkreślają, że skóra odyńczyków nie działa tak jak ich oczy. Oczy nie tylko rejestrują światło, ale i przekazują do mózgu bodźce wzrokowe, z których następnie tworzone są obrazy. Nic takiego nie zachodzi w skórze ryby. Stanowi ona raczej wewnętrzny mechanizm kontrolny – dzięki niemu ryba może sprawdzić, jak zmieniła kolor i czy zgadza się to z tym, co widzą jej oczy.
Biolodzy są zdania, że występujący u odyńczyka sensoryczny system informacji zwrotnej może być inspiracją dla inżynierów udoskonalających roboty czy autonomiczne auta. Wiele urządzeń, mających pracować samodzielnie, musi korygować swoje położenie i inne właściwości, korzystając z informacji zebranych z otoczenia.
− Sensoryczny system informacji zwrotnej to jeden z trików, które technologia ciągle próbuje opanować – mówi Johnsen. – Nasze badania stanowią dokładną analizę nowego typu takiego systemu – dodaje badacz.
Źródła: EurekAlert; Nature Communications
