Il mare profondo ospita specie di pesci in grado di rilevare varie lunghezze d'onda della luce nell'oscurità quasi totale. A differenza di altri vertebrati, hanno diversi geni per i foto-pigmenti della rodopsina, sensibili alla luce, che probabilmente consentono a questi pesci di rilevare i segnali bioluminescenti dagli organi che emettono luce.
I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Science da un team internazionale di ricercatori guidati da biologi evoluzionisti dell'Università di Basilea.
La visione dei colori nei vertebrati viene solitamente ottenuta attraverso l'interazione di vari fotopigmenti nelle cellule dei coni presenti sulla retina. Ognuno di questi fotopigmenti reagisce a una certa lunghezza d'onda della luce. Nell'uomo, ad esempio, queste lunghezze d'onda sono la gamma rossa, verde e blu dello spettro luminoso. La visione dei colori è possibile solo alla luce del giorno, tuttavia. Nell'oscurità, i vertebrati rilevano le poche particelle di luce disponibili con le loro cellule staminali sensibili alla luce, che contengono un solo tipo di rodopsina fotopigmentata, questo spiega perché quasi tutti i vertebrati sono daltonici di notte.
Il team di ricercatori ha recentemente analizzato più di 100 genomi di pesci, compresi quelli di pesci che vivono in habitat di acque profonde. Gli zoologi hanno scoperto che alcuni pesci di acque profonde hanno ampliato il loro repertorio di geni di rodopsina. Nel caso dello spinyfin d'argento (Diretmus argenteus), appartenente a un gruppo di pesci ossei abissali della famiglia Diretmidae, hanno trovato non meno di 38 copie del gene rodopsina, oltre ad altre due opsine di diverso tipo. Questo rende lo spinyfin argenteo, il vertebrato con il maggior numero di geni di fotopigmento.
Secondo i ricercatori, le diverse copie del gene della rodopsina dei pesci di acque profonde si sono adattate per rilevare una certa lunghezza d'onda della luce. Lo hanno dimostrato attraverso simulazioni al computer ed esperimenti funzionali sulle proteine della rodopsina rigenerate in laboratorio. I geni coprono esattamente la gamma di lunghezze d'onda della luce "prodotta" da organi di organismi di acque profonde che emettono luce. Questa è nota come bioluminescenza, che è la capacità di un organismo di produrre luce da solo o con l'aiuto di altri organismi. Ad esempio, la rana pescatrice attira le prede con i suoi organi bioluminescenti.
Rilevamento di segnali al buio
Il mare profondo è il più grande habitat sulla Terra e tuttavia uno dei meno esplorati a causa della sua inaccessibilità. Molti organismi si sono adattati alla vita nell'oscurità quasi totale di questo ambiente inospitale. Ad esempio, molti pesci hanno sviluppato occhi telescopici altamente sensibili che consentono loro di rilevare la minuscola quantità di luce residua che arriva alle profondità dell'oceano.
Nei vertebrati, sono stati identificati 27 siti chiave di sintonizzazione spettrale nella proteina per la rodopsina. Questi siti influiscono direttamente sulle lunghezze d'onda rilevate. I ricercatori hanno scoperto che nelle varie copie genetiche dello spinyfin argenteo di profondità, 24 di queste posizioni presentavano mutazioni.
"Sembra che i pesci di acque profonde abbiano sviluppato questa visione multipla a base di rodopsina più volte, indipendentemente l'una dall'altra, e che questo sia specificamente utilizzato per rilevare segnali bioluminescenti", affermano i ricercatori. Aggiungendo che ciò può dare ai pesci di acque profonde un vantaggio evolutivo consentendo loro di vedere molto meglio potenziali prede o predatori.
"In ogni caso, queste scoperte aiutano a ridefinire l'attuale paradigma della visione dei vertebrati in termini di ruolo dei fotorecettori di bastoncini", scrivono gli zoologi. È questo un altro esempio in cui l'analisi di interi genomi ha portato a nuove scoperte biologiche.
Materiali modificati da: https://www.unibas.ch/en/News-Events/News/Uni-Research/New-type-of-highly-sensitive-vision-discovered-in-deep-sea-fish.html
Original source: Zuzana Musilova, Fabio Cortesi, Michael Matschiner, Wayne I. L. Davies, Jagdish Suresh Patel, Sara M. Stieb, Fanny de Busserolles, Martin Malmstrøm, Ole K. Tørresen, Celeste J. Brown, Jessica K. Mountford, Reinhold Hanel, Deborah L. Stenkamp, Kjetill S. Jakobsen, Karen L. Carleton, Sissel Jentoft, Justin Marshall, Walter Salzburger
Vision using multiple distinct rod opsins in deep-sea fishes
Science (2019), doi: 10.1126/science.aav4632
PhotoCredit The lanternfish has bioluminescent organs and an increased number of rhodopsin genes. (Image: Zuzana Musilová, Charles University, Prague)
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