Dank Veränderungen in ihren Sehgenen können große Fische jetzt sogar in den dunkelsten Tiefen blaues Licht erkennen.
Ein Walhai ist selbst am Ende eines Fischerfadens wertlos. Sie haben jedoch viele Funktionen, die darauf warten, entdeckt zu werden. Diese Fische sind die größten der Welt und können eine Länge von 18 Metern erreichen und so viel wie zwei Elefanten wiegen. Die beeindruckenden Merkmale von Walhaien enden hier nicht; Diese Fische ernähren sich, indem sie von der Meeresoberfläche in die Tiefe von etwa 2000 Metern in die Dunkelheit gleiten, und haben eine der größten vertikalen Reichweiten unter den Meerestieren.
Die Augen der Haie müssen gezwungen werden, zwischen dem hellen Oberflächenwasser und der pechschwarzen Tiefsee zu schwimmen, was ihre Existenzweise unhaltbar macht. Aber Wissenschaftler haben jetzt die genetische Ausstattung identifiziert, die das verhindert.
Die Forschung, die diese Woche in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurde, identifiziert eine genetische Mutation, die die Empfindlichkeit eines Pigments in der Netzhaut des Walhais gegenüber Temperaturänderungen erhöht. In düsteren Umgebungen sind Pigmente, die blaues Licht erkennen, in der kalten Tiefsee aktiv, um verschiedene Sichtbereiche in verschiedenen Tiefen zu priorisieren, und werden deaktiviert, wenn Haie zur Nahrungsaufnahme an die warme Oberfläche zurückkehren. Ironischerweise ist die genetische Modifikation der Modifikation auffallend ähnlich, die beim Menschen Nachtblindheit verursacht, indem sie die Pigmente in der Netzhaut zerstört.
Warum Walhaie so tief tauchen, bleibt ein Rätsel. Beute ist in diesen Tiefen rar, daher kann diese Aktivität mit der Paarung zusammenhängen. Aber was auch immer sie tun, Haie verwenden Rhodopsin, ein lichtempfindliches Pigment in ihrer Netzhaut, um ihren Weg durch dunkle Gewässer zu finden. Obwohl sie in sonnigen Umgebungen weniger nützlich sind, helfen die Pigmente vielen Arten, einschließlich Menschen, Licht bei schlechten Lichtverhältnissen zu erkennen. Die Rhodopsin-Pigmente in Walhai-Augen sind speziell darauf abgestimmt, blaues Licht in der Tiefsee zu erkennen, da es die einzige Farbe ist, die diese Tiefen erreicht.
Frühere Studien haben gezeigt, dass die Pigmente in den Augen von am Boden lebenden Wolkenhaien (Scyliorhinus torazame) ähnlich abgestimmt sind, um blaues Licht zu erkennen. Walhaie sind die einzigen Haie, von denen bekannt ist, dass sie diese Pigmente in flachen Gewässern zeigen, weil diese winzigen Haie damit zufrieden sind, in der Tiefe zu leben. Diese blauen Lichtsensor-Pigmente können es Walhaien erschweren, andere Arten von Licht in offeneren Gewässern zu erkennen, aber sie können immer noch problemlos manövrieren, während sie nach ihrer Beute suchen.
Shigehiro Kuraku, ein Evolutionsbiologe am japanischen National Institute of Genetics, und Kollegen untersuchten das Auge eines Zebrahais, eines nahen Verwandten von Walhaien, der häufig Korallenriffe besucht und eine viel eingeschränktere vertikale Reichweite hat, und Kollegen die Vision des Walhais in hellen und dunklen Gewässern und versuchte herauszufinden, was ihn so vielseitig machte. Um genetische Unterschiede zwischen den beiden Haien zu identifizieren, verglichen sie genetische Daten aus Zebrahai-Gewebe mit zuvor veröffentlichten genomischen Informationen für Walhaie.
Die Regionen 94 und 178 in der DNA der Haie wurden als Orte von zwei Mutationen identifiziert, die die Aminosäurestruktur des Rhodopsin-Proteins veränderten. Interessanterweise wurde die Mutation an Position 94 gefunden. Auch die schwarze Grundel, ein Tiefseelebewesen in der Antarktis, das blaues Licht erkennen kann, weist die gleiche Aminosäureveränderung auf. Dies führte das Team zu dem Schluss, dass die Mutation in Region 94 hauptsächlich für die „Blauverschiebung“ im Sehvermögen der Walhaie verantwortlich war.
Schwarzer Kabeljau und Walhaie sowie andere Tiere haben eine Mutation an Position 94. Eine genetische Variation beim Menschen verursacht eine angeborene fixierte Nachtblindheit, indem sie die Stabilität und Wirksamkeit von Rhodopsin-Pigmenten in der Netzhaut verringert. Menschen mit dieser Erkrankung haben Schwierigkeiten, bei schwachem Licht zu sehen.
Den Forschern zufolge findet ein ähnlicher Prozess in der Netzhaut von Walhaien statt. Sie entdeckten, dass durch die Veränderung der Aminosäuren an den Positionen 94 und 178 sowohl im Wal- als auch im Zebrahai-Gewebe die Rhodopsin-Pigmente des Fisches weniger stabil wurden und bei wärmeren Temperaturen abgebaut wurden. Dementsprechend ist die Wahrscheinlichkeit, in tieferen und kälteren Gewässern von blauen Lichtsensor-Pigmenten zu profitieren, höher als an wärmeren Oberflächen.
Als Ergebnis schwankender Temperaturen, die ihre blauen Lichtsensorpigmente aktivieren und deaktivieren, ändert sich die Sicht der Walhaie ständig, während sie sich in der Wassersäule auf und ab bewegen. Laut Kuraku ist die blaue Sicht von Walhaien in tiefen Gewässern klar und nahe der Oberfläche geschlossen. Da diese Pigmente niedriger eingestellt sind, können Haie verschiedene Farbtöne erkennen und nicht nur blaues Licht.
Einige andere Tieftaucher, wie Pottwale, wenden eine ähnliche Methode an, indem sie ihre Pigmente ändern, um blaues Licht in der Tiefe herauszufiltern, so Jeffry Fasick, ein visueller Ökologe an der Universität von Tampa, der nicht an der neuen Studie beteiligt war.
Was Walhaie jedoch von anderen unterscheidet, ist, dass sie eine Mutation durchlaufen haben, die Pigmente zerstört und es ihnen ermöglicht, besser zu sehen. Dies ist bemerkenswert, da sich ein Tier nicht entwickeln sollte, um diese Mutation zu haben, aber Fasick stellt fest, dass sich die Mutation über Arten hinweg ausbreitet. Sie passen ihre Empfindlichkeit an das vorhandene Licht an.
Quelle: science.org/content/article
Günceleme: 25/03/2023 22:36