Ученые разобрались, как у рыб появились электрические органы
Электрические угри и скаты получили способность генерировать ток благодаря изменениям на коротком участке одного из генов, выяснили американские ученые. Исследование опубликовано в Science Advances.
Существует более 300 видов электрических рыб. Ток используется ими в самых разных целях: для охоты, защиты от хищников, обмена сигналами. Способностью генерировать электричество обладают и морские, и пресноводные рыбы. Причем разряды вторых мощнее, так как пресная вода хуже проводит электричество, а значит, и энергии требуется больше. Например, угри, живущие в Амазонке, могу генерировать разряд напряжением более 500 вольт.
Чтобы создать электрические органы, эволюция воспользовалась особенностью генетики водных обитателей. У всех рыб есть дублированные версии одного и того же гена, который производит натриевые каналы – специальные белки, заставляющие мышцы сокращаться. У электрических рыб один дубликат такого гена отключается в мышцах и включается в других клетках. Таким образом, крошечные «двигатели» перепрофилируются для производства электрических сигналов, в результате чего возникает новый орган.
В ходе нового исследования ученые из Университета Техаса в Остине и Мичиганского государственного университета нашли короткий участок этого гена длиной около 20 букв, который контролирует, в какой клетке экспрессируется ген. Как выяснилось, у электрических рыб эта контрольная область либо изменена, либо полностью отсутствует.
Электрические рыбы живут в Африке и Южной Америке. Ученые обнаружили, что у африканской группы в контрольной области произошли мутации, в то время как у южноамериканской она была полностью утрачена. В результате электрические органы появились у рыб с разных континентов за счет потери экспрессии гена натриевого канала в мышцах — хотя и двумя разными путями.
По словам исследователей, значение их открытия выходит далеко за рамки эволюции электрических рыб. Ведь описанная контрольная область есть у большинства позвоночных, включая человека. Теперь предстоит выяснить, насколько велика вариация этого участка гена у здоровых людей и могут ли какие-то мутации в нем привести к заболеваниям.