Ryby vidí tmu jinak. Český objev z hloubi moří se dostane do učebnic

aktualizováno 
Bioložka Zuzana Musilová z Přírodovědecké fakulty se s kolegy „potopila“ do oblasti, která je Čechům obvykle vzdálená: výzkumu hlubokomořských ryb. V jejich DNA objevili naprostou novinku.

Beztrnovka stříbřitá má na poměry hlubokomořských tvorů poměrně nenápadný vzhled. Má zploštělé tělo zřejmě proto, aby ve vodním sloupci byla při pohledu zdola co nejméně nápadná (většina dravců útočí právě zdola proti slabému světlu od hladiny). Její oči jsou uzpůsobeny tak, aby ryba měla dobrý výhled nahoru i dolů. | foto: Pavel Říha, Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích

Možná si ze školy pamatujete, že máme v očích dva typy buněk, které vnímají světlo: čípky a tyčinky. Čípky se u nás lidí vyskytují ve třech variantách, u jiných skupin obratlovců ale i jen ve dvou, či naopak ve čtyřech. Ve všech případech jsou však specializovány na vnímání základních barev (u nás tedy červené, zelené a modré i jejich odstínů).

Ovšem fungují pouze tehdy, když je dost světla, tedy zjednodušeně řečeno za dne. V noci jsme odkázáni na tyčinky, jichž máme jen jeden jediný typ – a proto při nedostatku světla barvy v podstatě nedokážeme rozpoznat.

Tento systém a v podstatě téměř celé oko jsme zdědili po svých dávných předcích žijících ještě v moři, a sdílíme ho tedy se všemi obratlovci. Všichni „vyšší živočichové“ jsou tedy potmě barvoslepí.

Až na pár výjimek. Existují některé druhy ryb, které mají tyčinky dvojího typu a ve tmě se tedy orientují lépe. Ale při troše „snahy“, tedy při vhodné kombinaci evolučního tlaku, náhody a dostatku času dokáže oko obratlovců mnohem více, ukazuje práce české bioložky Zuzany Musilové a jejích kolegů, která se objevila v novém vydání časopisu Science.

Autoři v ní ukazují, že v hlubších oblastech moře žijí tvorové, kteří v podmínkách téměř naprosté tmy musí vidět svět mnohem barevnější než my. Podle jejich analýzy má jinak nepříliš nápadná hlubinná ryba beztrnovka stříbřitá geny pro tvorbu zcela bezprecedentních 38 typů tyčinek.

Tralová síť pro odlov hlubokomořských ryb na výzkumné lodi Walther Herwig III

Tralová síť pro odlov hlubokomořských ryb na výzkumné lodi Walther Herwig III

V principu nejde o úplně neobvyklý kousek, protože vědci při analýzách DNA celkem zhruba stovky hlubinných druhů objevily i další, které mají tyčinky vícero typů, beztrnovka je ovšem naprostý extrém. „Je to dobrý příklad, na kterém můžeme zkoumat, co vlastně zrak obratlovců může dokázat,“ říká Zuzana Musilová.

Modrá a zelená všech typů

Vědci pak udělali něco, co by doslova před několika lety bylo nemožné: určit jen na základě genetických „písmen“ v jednotlivých genech, jak přesně bude vypadat a tedy jakou vlnovou délku světla bude zachycovat bílkovina, která se podle daného genu vyrábí. Citlivost je dána tvarem bílkoviny, a ten zase tím, z jakých dílů (tj. aminokyselin zapsaných v DNA) se skládá. Díky tomu tedy je i bez pokusu přímo s živými rybami zřejmé, na jaké vlnové délky světla budou jejich oči citlivé.

A výsledek? „Vidění ryb dokonale pokrývá šíři modro-zeleného spektra,“ vysvětluje bioložka z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy. Proč právě to? Beztronovky žijí v dospělosti v hloubkách zhruba od půl kilometru do jednoho kilometru, kam už jiné světlo než to z modro-zelené části spektra nedoputuje (a ani toho tam samozřejmě není mnoho).

Ve stejné oblasti pak leží i druhý zdroj světla v této oblasti, a to světlo vyráběné jeho samotnými obyvateli, tzv. bioluminiscence. I ta je vyladěna na podobné vlnové délky. Jak proto, aby se světlo šířilo co nejdále, tak také proto, že právě toto světlo vnímají obyvatelé hlubin nejlépe a nejcitlivěji.

Vznik této anomálie, která nemá v biologii obratlovců obdoby, leží podle genetických analýz v době před zhruba 40 miliony let. „Tehdy se původní gen pro tvorbu tyčinek v DNA ryb zduplikoval a obě kopie se začaly od sebe postupně výrazně odlišovat,“ říká Musilová. Kopií postupně přibývalo, zhruba před 20 miliony let jich měla ryba patrně přibližně osm, ty se nadále duplikovaly a měnily, až se ryby „dopracovaly“ k dnešní úctyhodné výbavě.

Hlubokomořské ryby jsou často přizpůsobené k efektivnímu lovu například díky...

Hlubokomořské ryby jsou často přizpůsobené k efektivnímu lovu například díky přítomnosti velkých zubů. Zubatka Chauliodus danae s nejdelšími zuby mezi rybami a extrémně vychlípitelnou tlamou patří do řádu velkoústých (Stomiiformes).

Pásovka štíhlá (Idiacanthus fasciola) s bioluminescentním orgánem na bradovém...

Pásovka štíhlá (Idiacanthus fasciola) s bioluminescentním orgánem na bradovém vousu.

Ta je vlastně na pohled možná až přehnaná. Genů je v DNA beztrnovek sice 38, v ulovených rybách ovšem jich naráz „fungovalo“ (tzv. bylo exprimováno) nanejvýše 14. „Zřejmě proto, že některé z nich se používají třeba v různých vývojových stadiích ryb, nebo možná jen za specifických okolností,“ vysvětluje Zuzana Musilová. Je například možné, že některé tyčinky se aktivují třeba pouze během specifického období, třeba když si ryby hledají partnera.

To je ovšem čistá spekulace, protože o životě hlubokomořských ryb, a to nejen beztrnovek, dnes nevíme prakticky nic. „Třeba tento druh nikdo ještě nikdy neviděl v přirozeném prostředí,“ říká česká bioložka. Podobné obyvatele hlubin známe jen z exemplářů ulovených při vědeckých plavbách, které se prakticky bez výjimky dostanou na hladinu mrtvé.

Ani těch samozřejmě není mnoho: „My jsme po prvních testech čekali zhruba tři roky, než se podařilo sehnat vhodné čerstvě ulovené exempláře, u kterých bychom mohli zkoumat, které geny v jejich oku pracují, a které ne,“ říká Zuzana Musilová.

Dnes je také nemožné pracovat s takovými rybami přímo, tedy „naživo“. Snad se někdy v příštích desetiletích objeví možnost dlouhodobého sledování přímo v jejich přirozeném prostředí, či „polozajetí“, doufá Musilová. Zatím je ryba, která tmu vidí úplně jinak než my, jen dobrá ilustrace toho, jak málo známe moře a oceány naší planety a především jejich obyvatele.

Mohlo by vás zajímat: Černobyl

Černobylská havárie se stala 26. dubna 1986 v černobylské jaderné elektrárně na Ukrajině (tehdy část Sovětského svazu). Vzpomínka na tragédii v těchto dnech oživila televizní minisérie Černobyl.

Téma Černobyl v článcích Technet.cz:
Brzda místo plynu a plyn místo brzdy. To byl Černobyl
Havárie neskončí před rokem 2065. Černobyl polyká tuny vody a miliardy eur
Výbuch roztavil beton a tisícitunový poklop létal vzduchem. Černobyl 1986

Nejčtenější

Scéna jako z hororu. Na střeše mrakodrapu vrtule rozsekala cestující

Havárie vrtulníku N619PA na střeše budovy PAN AM 16.5. 1977

Části zdeformované vrtule se do ulic New Yorku řítily jako smrtící neřízené projektily. Vrtulník společnosti New York...

Třímachový zabiják letadlových lodí Suchoj T-4 byl velkým žroutem rublů

Suchoj T-4

Historie letectví se pozoruhodnými stroji jenom hemží. Jedním takovým byl i sovětský bombardér Suchoj T-4. Vznikl pouze...

Osudový omyl. První a poslední přistání proudového letadla v Olomouci

MiG-21F trupového čísla 0618 s nímž v Olomouci tragicky havaroval kadet Omran...

Bylo mu 23 let, když se u Přerova učil létat na vysoce výkonném letounu Mig-21F. Podcenil však zadání úkolu a při...

Kilogram má novou definici. Jeho fyzická podoba ztratila 50 mikrogramů

Kopie originálu kilogram z Paříže v americké laboratoři Sandia. Podobné vzory

Od 20. května začala platit nová definice kilogramu. Ta již nebude mít fyzickou podobu, ale bude odvozená od pevné...

Jarní aktualizace Windows 10 je ke stažení. Microsoft se moc nepředvedl

Světlý motiv v jarní verzi Windows 10  2019

Microsoft uvolnil ke stažení velkou jarní aktualizaci Windows 10. Nečekejte však žádné velké změny. Většina se odehrála...

Další z rubriky

Poslední šance přihlásit se. Ukažte co dokážete na Maker Faire 2019

3D tisk je základem mnoha DIY projektů, narazíte na něj na každém kroku.

Být šikovným kutilem a vynálezcem je skvělé. Nabízet úžasné produkty a služby pro tvůrce je výborné. Ukázat co umíte...

Dětem škodí obrazovky a displeje. Ale jinak, než si rodiče obvykle myslí

Jak všudypřítomné displeje ovlivňují výchovu dětí? (ilustrační fotografie)

Světová zdravotnická organizace vydala nová doporučení ohledně aktivit vhodných pro malé děti. Nejvíce pozornosti si...

Velký omyl českého rodáka odstartoval snahy o ovládnutí energie Slunce

Ronald Richter pracující na projektu Huemul. Snímek z argentinského zdroje není...

Příběh fyzika Ronalda Richtera, rodáka z dnešního Sokolova, dokazuje, že ve vědě slepé uličky opravdu mohou vést na...

Najdete na iDNES.cz