Исследование слабоэлектрических рыб из отдаленного района бразильского бассейна Амазонки не только открыло уникальное окно в то, как невероятно редкая рыба адаптировалась к жизни в пещерах на протяжении десятков тысяч лет, но и впервые показало, что электрические рыбы способны взаимодействовать друг с другом на больших расстояниях, чем это возможно, подобно АМ-радио.

В своих выводах, опубликованных в журнале Frontiers, исследователи показали, как адаптированный к пещере вид стеклянных ножевых рыб из примерно 300 живых членов (Eigenmannia vicentespelea) эволюционировал от наземных родственников (Eigenmannia trilineata), которые все еще живут прямо за дверью своей пещеры-жертвуя своими глазами и пигментацией, но приобретая немного более мощные электрические органы, которые улучшают то, как они чувствуют добычу и общаются в абсолютной темноте.

В исследовании, в котором анализировалась электрическая коммуникация и поведение рыб, было подробно описано открытие, что слабоэлектрические рыбы подключаются к специальному каналу для обмена сообщениями на большие расстояния через изменения амплитуды электрических сигналов, посылаемых друг другу. Исследователи адаптировали знаменитую цитату Эйнштейна из теории квантовой запутанности— "жуткое взаимодействие на расстоянии" - для описания того, как слабоэлектрические рыбы воспринимают эти социальные сообщения, изменяя поведение друг друга на расстоянии до нескольких метров друг от друга.

Из почти 80 видов пещерных рыб, известных сегодня как эволюционировавшие из поверхностно обитающих рыб, все развили сенсорные улучшения того или иного рода для поддержания пещерной жизни, обычно адаптируясь в течение миллионов лет, теряя при этом органы чувств, в которых они больше не нуждаются.

Однако биологи задались вопросом, как слабоэлектрические рыбы, которые используют свои электрические чувства для навигации в темных и мрачных условиях реки Амазонки, могут также адаптироваться—либо развивая повышенные электрические чувства, чтобы видеть и общаться в абсолютной темноте, либо отключая свои электрические поля, чтобы сэкономить на энергетических затратах, когда большинство пещер имеют мало пищевых ресурсов.

"Один из главных вопросов о рыбах, которые успешно адаптируются к жизни в пещерах, заключается в том, как они адаптируются к жизни без света", - сказал Эрик Форчун, ведущий автор исследования и биолог из Технологического института Нью-Джерси (NJIT). - Мои коллеги разделились на две группы ... одна группа предсказывала, что электрические поля пещерных рыб будут слабее из-за ограниченных запасов пищи, а другая-что электрические поля будут сильнее, что позволит Рыбам использовать свои электрические сигналы, чтобы лучше видеть и говорить в полной темноте пещеры.

"Похоже, что использование их электрического чувства для обнаружения добычи и общения друг с другом весьма ценно для этих животных; у них большая сила электрического поля. Интересно, что наш анализ их электрических полей и движения показывает, что они могут общаться на расстоянии нескольких метров, что является довольно большим расстоянием для рыб длиной около 10 см."

"Почти все исследования видов пещерных рыб до сих пор ограничивались поведенческими экспериментами в лабораториях, и именно поэтому это исследование является особенным",-сказала Дафна Соарес, адъюнкт-профессор биологии NJIT и соавтор исследования. "Это первый раз, когда мы смогли непрерывно следить за поведением Любой пещерной рыбы в их естественной среде обитания в течение нескольких дней. Мы получили большое представление об их нервной системе и специальных приспособлениях к пещерной жизни, но так же интересно узнать, насколько они общительны и болтливы друг с другом ... это как в средней школе."

Жуткие Взаимодействия И Шокирующие Адаптации

Для исследования исследователи NJIT и Johns Hopkins объединились с биологом Марией Элиной Бичуэтт из федерального университета Сан-Карлоса, которая начала изучать две группы рыб почти два десятилетия назад в отдаленной пещерной системе Сан-Висенте II в бассейне реки Токантинс в Центральной Бразилии.

В течение нескольких дней команда применяла индивидуальный метод отслеживания электрических рыб, включающий размещение электродных сеток по всей водной среде обитания рыб для регистрации и измерения электрических полей, генерируемых каждой рыбой, что позволяло команде анализировать движения рыб и социальные взаимодействия, основанные на электричестве.

Исследователи смогли отследить более 1000 электрических социальных взаимодействий на основе 20-минутных записей, сделанных как с поверхности, так и с популяций пещерных рыб, обнаружив сотни специализированных обменов на большие расстояния.

"Когда я начал изучать этих рыб, мы могли наблюдать поведение, связанное с уникальной и специализированной морфологией этих рыб, но в этом проекте было интересно применить эти новые технические подходы, чтобы показать, насколько сложной и утонченной может быть их коммуникация", - сказал Бишетт.

"В основном, наши данные показывают, что Рыбы разговаривают друг с другом на расстоянии с помощью электричества, используя секретный скрытый канал, амплитудные модуляции, которые возникают в результате суммирования их электрических сигналов. Это похоже на то, как работает АМ-радио, которое опирается на амплитудные модуляции радиосигнала", - сказал Фортейн.

Записи также показали, что сила электрических разрядов в пещерных Рыбах была примерно в 1,5 раза больше, чем у поверхностных рыб, несмотря на то, что они стоили до четверти их общего энергетического бюджета. Команда провела компьютерную томографию обоих видов, показав, что пещерные рыбы также обладают относительно большими электрическими органами, чем их товарищи по потоку, что может объяснить источник дополнительной электрической энергии пещерных рыб.

Еще одним следствием обмена их глаз и поверхностной жизни на повышенное электросенсорное восприятие является то, что пещерные рыбы были более социальными и территориальными в любое время. В отличие от своих свободно добывающих пищу наземных сородичей, которые спят днем и добывают пищу ночью, пещерные рыбы не имели цикла день-ночь.

На данный момент открытие дальних взаимодействий АМ-радио рыб отмечено Фортуной как первое в своем роде сообщение среди электрических пещерных рыб, хотя он говорит, что подобные явления теперь сообщаются и у некоторых других видов, недавно исследователями в Германии, которые наблюдали форму дальней электрической связи среди группы рыб, известной как Apteronotus. Фортуна говорит, что открытие может иметь последствия для области нейробиологии, где слабоэлектрическая рыба является уникальной и мощной моделью для изучения природы связи мозга и тела у других животных, включая человека.

"Электрические рыбы-отличные системы для понимания нейронной основы поведения, поэтому мы изучали их мозг в течение десятилетий", - сказал Форчун. "Эти новые данные заставляют пересмотреть нейронные цепи, используемые для управления поведением этих рыб."

ИСТОЧНИК