Почвенные нематоды узнают невкусных бактерий по синему цвету их токсина.
Зрение у разных животных устроено по-разному, и чем сложнее оно устроено, тем больше животное видит. Например, в нашем глазу для различения цветов есть колбочки – фоточувствительные клетки трёх видов. Одни колбочки сильнее всего реагируют на фиолетово-синий цвет, другие – на зелёно-жёлтый, третьи – на жёлто-красный. Если же глаза устроены совсем просто, если собственно и глаз-то нет, а есть просто группа светочувствительных клеток, может ли при этом быть сложное цветовое зрение? Вряд ли, обычно такие животные отличают свет от тьмы, могут чувствовать разную освещённость, но не более.
Нематода Caenorhabditis elegans. (Фото: Wikipedia)
Открыть в полном размере
Тем не менее, тут могут быть свои секреты. Исследователи из Йельского университета пишут в Science, что безглазые круглые черви – нематоды Caenorhabditis elegans – избегают некоторых видов световых волн – то есть попросту не любят некоторые цвета. Живя в почве и в кучах гниющей органики, они питаются бактериями. Среди бактерий есть не очень вкусные, например, ядовитая синегнойная палочка Pseudomonas aeruginosa. Черви каким-то образом отличают синегнойную палочку от других бактерий и избегают к ней приближаться.
Авторы работы обратили внимание на то, что токсин синегнойной палочки синего цвета. При этом нельзя сказать, что черви всегда роются в темноте, какой-то свет к ним пробивается, особенно, если они ползают в поверхностных слоях почвы или компостной кучи. То есть можно предположить, что нематоды различают неприятных бактерий по синему цвету их токсина. Исследователи методами генетической инженерии заменили у синегнойной палочки цветной токсин на бесцветный – и черви переставали избегать таких бактерий. Но когда бактерий просто лишили токсина, а бактериальную колонию окрасили безопасной синей краской, то черви тоже переставали бояться таких бактерий, хотя они были синие. При этом если «обесцвеченных» синегнойных палочек подсвечивали синим, черви начинали таких бактерий избегать.
Также оказалось, что поведение нематод зависит от спектрального соотношения между синим и желтым светом. И далеко не все «породы» C. elegans одинаково избегают синего. Например, если взять не лабораторные, а дикие линии (разновидности) червей, то среди них будут и такие, которые на синий никак не реагируют.
Но нематоды C. elegans
безглазы. Как тогда они чувствуют синий цвет? Оказалось, что неприязнь к синему зависит от двух генов, jkk-1 и lec-3. Свои разновидности обоих этих генов есть у разных организмов, в том числе и у человека. Ни один, ни другой не кодируют опсинов – светочувствительных белков, которые работают в глазах. Зато jkk-1 и lec-3 помогают клеткам реагировать на стресс, в частности, на стресс от ультрафиолета. Вероятно, каким-то образом белки jkk-1 и lec-3 у нематод умеют чувствовать синий и его долю в световом излучении. Если степень синевы кажется опасной, черви постараются уползти подальше от синего места, либо, по крайней мере, ничего там не есть.
Всё это выглядит тем удивительнее, если вспомнить, что нематода C. elegans – один из самых изученных организмов. У неё давно прочитан геном, у неё посчитаны всё нейроны, вместе с дрожжами, дрозофилами, кишечной палочкой и т. д. её называют рабочей лошадкой биологии – на ней ставят огромное количество молекулярно-генетических, клеточных и нейробиологических экспериментов, на ней изучают буквально всё, от всеобщих механизмов индивидуального развития до памяти. Но вот на способность C. elegans различать синий цвет до сих пор не обращали внимания. Может быть, если присмотреться к другим просто устроенным беспозвоночным, то окажется, что и они в каких-то отношениях не так просты, как кажется. Например, мы как-то писали о гусеницах, которые чувствуют цвет всей кожей, потому что зрительные гены
работают у них буквально по всему телу.