Podstawy anatomiczne elektrorecepcji rekinów czy płaszczek są znane od dziesięcioleci, jednak dopiero teraz naukowcy rozszyfrowali dokładny mechanizm tego zjawiska, czyli to, w jaki sposób receptory wychwytują słabe sygnały.

Raja kanadyjska

Biolodzy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco badali raje kanadyjskie (Leucoraja erinacea). W serii eksperymentów analizowali cały mechanizm elektrorecepcji: od genów, przez fizjologię komórki, po zachowanie.

Płaszczki właściwe i rekiny mają jedne z najwrażliwszych elektroreceptorów w świecie zwierząt. Zrozumienie ich działania jest jak opisanie światłoczułych białek z oka – daje nam wgląd w całkiem nowy zmysłowy świat – podkreśla dr David Julius.

W ramach studium Kalifornijczycy najpierw wyizolowali komórki elektroreceptorowe. Później udało im się uzyskać zapis 2 prądów jonowych: 1) bramkowanego napięciem prądu wapniowego, który w odpowiedzi na zaburzenia elektryczne doprowadza do wewnątrzkomórkowego wzrostu stężenia Ca2+ i 2) aktywowanego jonami Ca2+ prądu potasowego, który zmienia właściwości elektryczne komórki. Wpływają one na siebie, tworząc w błonie komórkowej oscylacje elektryczne zapewniające olbrzymią wrażliwość na zewnętrzne warunki. Oscylacje działają jak wzmacniacz, który pozwala płaszczce wyczuć zakłócenia wytwarzane przez pole elektryczne organizmu ofiary.

Eksperymenty z ekspresją genową potwierdziły, że w opisywanym procesie biorą udział 2 podtypy kanałów wapniowych i potasowych: CaV1.3 i BK. Mają one unikatowe właściwości, odpowiedzialne za elektrorecepcję. Gdy naukowcy wprowadzali celowane mutacje do podobnych genów kanałów jonowych szczurów, kanały miały analogiczne właściwości elektryczne jak kanały rai.

Podczas eksperymentów behawioralnych autorzy publikacji z pisma Nature umieszczali płaszczki w akwariach z ukrytym pod warstwą piachu źródłem prądu. Okazało się, że o ile zwykłe płaszczki spędzały sporo czasu, ustawiając się w jego kierunku i eksplorując odpowiedni obszar, o tyle ryby z kanałami unieczynnionymi farmakologicznie wydawały się nieświadome obecności symulowanego posiłku.

Ustalenia dają wgląd nie tylko w technikę odnajdowania posiłku przez rekiny i raje, ale i w naszą własną biologię. Naukowcy podkreślają, że zmysł elektryczny tych ryb jest ewolucyjnie powiązany z układem słuchowym ssaków. Widać np. podobieństwa między działaniem eletroreceptorów ryb i komórek rzęsatych ucha wewnętrznego.

Wersje tych samych kanałów jonowych z nieco innymi właściwościami elektrycznymi spełniają równie ważną rolę w naszych uszach. Ustalenie, jak drobne różnice w kanałach wpływają na funkcje elektryczne, może mieć ogromne znaczenie dla zrozumienia układu słuchowego – wyjaśnia dr Nicholas Bellono.

Elektrorecepcja ewoluowała wielokrotnie na drzewie filogenetycznym, interesująco byłoby więc zobaczyć, jak inne gatunki rozwiązały ten sam problem – podsumowuje dr Duncan Leitch.

Polecane:

Trzęsienie ziemi w pobliżu Japonii 6.5 stopnia
USA - 82-letnia kobieta weszła z kolegami do najszczelniej chronionego obiektu z zapasami wzbogacone...
Wietnam - Po czterdziestu latach Amerykanie zaczynają sprzątanie po trujące substancji Agent Orange,...
Zakończyła się era telegrafu, ostatni został dziś wyłączony w Indiach
USA - Kolejny atak ameby na mózg człowieka, 12-letni chłopiec z Florydy walczy z pasożytem
Włochy - W Wenecji zostanie wybudowany system tam przeciwpowodziowych za 6.7 mld dolarów, miasto zal...
Setki internautów uwierzyło portalowi 4chan i po aktualizacji oprogramowania ładowali swoje iPhone'y...
Burze geomagnetyczne - Nieuwzględniany czynnik klimatyczny [Video cz.II, 12 min]
Pięć lat pracy teleskopu połączone w największe ujęcie drogi mlecznej - 46 miliardów pikseli