Акулы, обычные и ромбовые скаты могут охотиться за добычей, скрытой в песчаном морском дне, «слушая» слабые биоэлектрические сигналы – они могут буквально ощущать биение сердца своей жертвы.
Базовая анатомия электрочувствительных органов, которые совершают этот подвиг, исследована вдоль и поперек на протяжении десятилетий, однако их биологические механизмы – то, как электросенсорные клетки подхватывают слабые электрические признаки жизни – все еще оставались для ученых загадкой. Недавно ее удалось разгадать.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые из Калифорнийского университета в Сан-Франциско постигли тайну электросенсорного органа ежового ската (Leucoraja erinacea) благодаря серии экспериментов, которые отслеживали механизмы электрочувствительности – от экспрессии генов и клеточной физиологии до поведения. «У скатов и акул имеются одни из самых чувствительных электрорецепторов, которые только существуют в мире животных. Понимание того, как они работают, подобно пониманию того, как протеины улавливают свет в рецепторах глаза – оно дает нам возможность проникнуть в совершенно новый сенсорный мир», - пишут авторы работы.
В начале исследования ученые сначала выделили электрочувствительные клетки из ампулярных органов ската, которые опосредуют реакцию электрочувствительности, а затем поместили их в среды с различным ионным потенциалом. Наблюдая за поведением этих клеток в разных условиях, ученые смогли вывести общие закономерности и понять, что именно позволяет скату обнаруживать крошечные электрические колебания, создаваемые электрическим полем организма жертвы. Другие эксперименты помогли выявить конкретные гены, экспрессировавших те или иные сенсорные функции этих морских животных.
Примечательно, что электросенсорная система ската эволюционно связана со слуховой системой млекопитающих: существует много общего между электросенсорными органами электрических скатов и ворсинками внутреннего уха, ответственными за чувство слуха у млекопитающих. Поэтому практическая польза этой сенсационной работы очевидна – она открывает двери для понимания биологии и эволюции электрических ощущений в животном мире гораздо шире.