Pigmenții oculari și evoluția vertebratelor: o descoperire care rescrie istoria vederii la pești
Cercetătorii de la University College Cork au identificat o legătură directă între evoluția peștilor și forma, poziția și abundența unor granule microscopice bogate în melanină, numite melanosomi. Aceste caracteristici se conservă în fosile de pești vechi de 300 de milioane de ani, ceea ce sugerează că melanosomii au jucat un rol esențial în evoluția vertebratelor încă de la momentul în care marile grupuri de pești s-au separat, acum aproximativ 445 de milioane de ani.
Melanina este cunoscută în primul rând drept pigmentul care dă culoarea pielii și a părului, dar joacă și un rol important în protejarea organelor interne împotriva substanțelor nocive. La vertebrate, melanina este stocată în structuri microscopice numite melanosomi, care au forme și dimensiuni diferite. Se știe puțin despre funcția biologică a acestor diferențe sau despre modul în care melanosomii variază între speciile de pești.
Echipa de cercetare a măsurat aproximativ 23.000 de melanosomi din ochi, piele și organe interne la 12 specii moderne de pești aparținând grupurilor majore — pești fără maxilare, pești cartilaginoși și pești osoși. Apoi au comparat rezultatele cu 3.000 de melanosomi fosilizați, păstrați în fosile de pești vechi de 300 de milioane de ani din biota Mazon Creek, Illinois, Statele Unite.
Rezultatele au arătat diferențe izbitoare în ceea ce privește melanosomii oculari între grupurile majore de pești vii. Peștii osoși au atât melanosomi în formă de bilă, cât și în formă de cârnat, în timp ce toate celelalte grupuri examinate au doar melanosomi în formă de bilă.
„Aceste forme diferite ale melanosomilor sunt legate de vedere”, a declarat Dan Cirtina, cercetător doctorand și autor principal al studiului. „La peștii osoși, melanosomii în formă de cârnat din retină par să ascuțită vederea și să ajute la controlul cantității de lumină care ajunge la celulele fotosensibile din ochi, deși acest proces este destul de lent.”
„Peștii cartilaginoși, precum rechinii și razele, au pierdut însă complet acești melanosomi, permițând mai multă lumină să ajungă la cristalele reflectorizante specializate din spatele ochilor, pentru a vedea mai bine în lumină slabă. În schimb, acești pești se bazează mai mult pe ajustări rapide ale dimensiunii pupilei pentru a controla lumina care intră, ajutându-i să se adapteze rapid la schimbările de lumină pe măsură ce înoată între apele puțin adânci și cele adânci.”
Echipa a descoperit aceleași modele distinctive ale formei melanosomilor și la peștii fosili, ceea ce sugerează că aceste diferențe în structura ochiului și în vederea peștilor au fost importante încă de când aceste grupuri s-au separat, acum aproximativ 445 de milioane de ani.
Cercetătorii au mai constatat că peștele pulmonar african are melanosomi neobișnuit de mari și de numeroși în organele interne. Aceste observații susțin alte dovezi conform cărora melanina protejează țesuturile împotriva stresului fiziologic. Este o adaptare importantă care ar fi putut permite vertebratelor timpurii să supraviețuiască în afara apei și să facă tranziția la viața pe uscat.
„Descoperirile noastre arată că melanina este mult mai mult decât un pigment folosit pentru a colora pielea și părul”, a afirmat Maria McNamara, profesor de paleontologie la University College Cork și autoare senior a studiului. „Forma și distribuția melanosomilor sunt strâns legate de schimbările majore din evoluția peștilor — modul în care văd, modul în care funcționează organismele lor și modul în care se adaptează la mediu. Peștii fosili arată că aceste relații sunt extrem de vechi și fac parte din istoria noastră evolutivă.”
Studiul a fost publicat în revista Nature Communications.
