Мексиканские тетры, которых занесло в черные как смоль пещеры, не нуждались в энергетически дорогостоящих органах. Они потеряли глаза по разным причинам — и приобрели некоторые замечательные черты.

Автор: Тим Верниммен 11.08.2025

 

Мексиканские тетры – самый своеобразный вид рыб. Они встречаются во многих реках и озерах по всей Мексике и на юге Техаса, где выглядят совершенно обычно. Но в отличие от большинства других рыб, тетры также живут в пещерах. И там, в отсутствие света, они выглядят совершенно иначе: они очень бледные и, что примечательно, у них нет глаз.

 

Снова и снова, когда популяция попадала в пещеру и выживала достаточно долго, чтобы естественный отбор мог сделать свое дело, глаза исчезали. «Но дело не в том, что в пещерных рыбах было потеряно все», — говорит генетик Джая Кришнан из Фонда медицинских исследований Оклахомы. «Также произошло много улучшений».

 

Несмотря на то, что отлученные глаза продолжают очаровывать биологов, в последние годы внимание переключилось на другие интригующие аспекты биологии пещерных рыб. Становится все более очевидным, что они не только потеряли зрение, но и приобрели множество адаптаций, которые помогают им процветать в пещерной среде, в том числе те, которые могут содержать ключи к лечению ожирения и диабета у людей.

 

 

Исследователи ищут пещерных рыб в пещере Рио-Субтерранео в Мексике.

 

ФОТО: ПРЕДОСТАВЛЕНО АНОЙ САНТАКРУЗ

Долгое время обсуждалось, почему были потеряны глаза. Некоторые биологи утверждали, что они просто вымерли в течение нескольких поколений, потому что обитающие в пещерах животные с дефектными глазами не испытывали никаких недостатков. Но сейчас более вероятным считается другое объяснение, говорит эволюционный физиолог Николас Ронер из Университета Мюнстера в Германии: «Глаза очень дороги с точки зрения ресурсов и энергии. Большинство людей теперь согласны с тем, что в их потере должна быть какая-то выгода, если они вам не нужны».

 

Ученые заметили, что мутации в различных генах, участвующих в формировании глаза, приводят к потере глаза. Другими словами, говорит Кришнан, «разные популяции пещерных рыб потеряли свои глаза по-разному».

 

Между тем, другие чувства рыб, как правило, усиливаются. Исследования показали, что пещерные рыбы могут обнаруживать более низкие уровни аминокислот, чем поверхностные рыбы. У них также больше вкусовых рецепторов и более высокая плотность чувствительных клеток вдоль тела, что позволяет им чувствовать давление и поток воды.

 

Области мозга, которые обрабатывают другие органы чувств, также расширены, говорит биолог развития Мисти Риддл из Университета Невады в Рино, которая в 2023 году стала соавтором статьи об исследованиях мексиканских тетр в Annual Review of Cell and Developmental Biology. «Я думаю, что произошло то, что должно было произойти - убить программу «Глаз», для того, чтобы расширить другие области».

 

Уничтожение процессов, поддерживающих формирование глаза, происходит в буквальном смысле. Так же, как и у не живущих в пещерах представителей этого вида, все эмбрионы пещерных рыб начинают появляться зачатки глаз. Но через несколько часов клетки в развивающемся глазу начинают отмирать, пока вся структура не исчезает. Риддл считает, что эта очевидная неэффективность может быть неизбежной. «Раннее развитие мозга и глаза полностью переплетены — они происходят вместе», — говорит она. Это означает, что наименее разрушительным способом развития безглазости может быть начало создания глаза, а затем избавление от него.

 

 

Хотя развитие глаз и начинается у эмбрионов пещерных рыб, в конечном итоге этот процесс останавливается. На ранних стадиях наблюдаются явные различия в паттернах активности генов (верхнее изображение), участвующих в развитии глаза. В результате у эмбрионов пещерных рыб зрительный пузырь, из которого развивается глаз, всегда меньше. Примерно через 24 часа после начала развития клетки в хрусталике глаза и зрительной чашечке, которая обычно становится остальной частью глаза, начинают умирать. Примерно через пять дней светочувствительные ткани в задней части глаза также отмирают.

В исследовании, опубликованном в 2000 году, Кришнан и Ронер назвали «один из самых поразительных экспериментов, проведенных в области эволюции позвоночных», было показано, что судьба глаза пещерной рыбы в значительной степени зависит от ее хрусталика. Ученые показали это, пересадив хрусталик эмбриона поверхностной рыбы эмбриону пещерной рыбы, и наоборот. Когда они это делали, глаз пещерной рыбы отращивал сетчатку, стержневые клетки и другие важные части, в то время как глаз поверхностной рыбы оставался маленьким и недоразвитым.

 

Легко понять, почему пещерные рыбы оказались бы в невыгодном положении, если бы им приходилось поддерживать дорогие ткани, которые они не используют. Поскольку в их пещерах живет или растет относительно мало, рыбы, вероятно, выживают на скудной диете, состоящей в основном из фекалий летучих мышей и органических отходов, которые смываются в сезон дождей. Исследователи, содержащие пещерных рыб в лабораториях, обнаружили, что генетически эти существа прекрасно приспособлены к поглощению и хранению питательных веществ. «Они постоянно голодны, едят столько, сколько могут», — говорит Кришнан.

Интересно, что у рыб есть как минимум две мутации, которые связаны с диабетом и ожирением у людей. У пещерных рыб, однако, они могут быть основой некоторых черт, которые очень полезны для рыбы, которая иногда имеет много пищи, но часто ее не имеет. Когда ученые сравнивают пещерных рыб и поверхностных рыб, содержащихся в лаборатории в одних и тех же условиях, они обнаружили, что пещерные рыбы, которых кормили регулярным количеством стандартного корма для рыб, «толстеют». У них высокий уровень сахара в крови», — говорит Ронер. «Но примечательно, что у них не развиваются явные признаки болезни».

Жиры могут быть токсичными для тканей, объясняет Ронер, поэтому они хранятся в жировых клетках. «Но когда эти клетки становятся слишком большими, они могут лопнуть, поэтому мы часто наблюдаем хроническое воспаление у людей и других животных, которые накопили много жира в своих тканях». Тем не менее, исследование, проведенное в 2020 году Ронером, Кришнаном и их коллегами, показало, что даже у очень хорошо откормленных пещерных рыб было меньше признаков воспаления в жировых тканях, чем у поверхностных рыб.

 

Даже в редких пещерных условиях дикие пещерные рыбы иногда могут сильно толстеть, говорит Риддл. Предположительно это связано с тем, что всякий раз, когда пища попадает в пещеру, рыбы съедают ее как можно больше, так как в течение долгого времени может не быть ничего другого. Интересно, говорит Риддл, что их жир обычно ярко-желтый из-за высокого уровня каротиноидов, вещества в моркови, которое, как говорила вам ваша бабушка, полезно для вашего... глаза.

 

"Первое, что пришло нам в голову, конечно, это то, что они накапливают их, потому что у них нет глаз", — говорит Риддл. На этом виде можно проверить такие идеи: ученые могут пересекать поверхностных рыб (с глазами) и пещерных рыб (без глаз) и смотреть, на что похоже их потомство. Когда это будет сделано, говорит Риддл, исследователи не увидят никакой связи между присутствием или размером глаз и накоплением каротиноидов. У некоторых безглазых пещерных рыб жир был практически белым, что указывало на более низкий уровень каротиноидов.

 

Вместо этого Риддл считает, что эти каротиноиды могут быть еще одной адаптацией для подавления воспаления, что может быть важно в дикой природе, поскольку пещерные рыбы, вероятно, переедают всякий раз, когда поступает пища.

 

Исследования Кришнана, Ронера и их коллег, опубликованные в 2020 и 2022 годах, обнаружили другие адаптации, которые, по-видимому, помогают ослабить воспаление. Клетки пещерных рыб производят более низкие уровни определенных молекул, называемых цитокинами, которые способствуют воспалению, а также более низкие уровни активных форм кислорода — повреждающих ткани побочных продуктов метаболизма организма, которые часто повышены у людей с ожирением или диабетом.

 

Кришнан исследует этот вопрос дальше, надеясь понять, как сытые пещерные рыбы остаются здоровыми. Между тем, Ронер все больше интересуется тем, как пещерные рыбы выживают не только при переедании, но и при длительных периодах голода.

На более фундаментальном уровне исследователи все еще надеются выяснить, почему мексиканская тетра эволюционировала в пещерные формы, в то время как любое количество других мексиканских речных рыб, которые также регулярно оказываются в пещерах, этого не делали. (Во всем мире существует более 200 видов рыб, приспособленных к пещерам, но виды, которые все еще имеют популяции на поверхности, довольно редки). «Предположительно, есть что-то в генетическом составе тетр, что облегчает им адаптацию», — говорит Риддл.

 

Несмотря на то, что пещерные рыбы в настоящее время являются хорошо зарекомендовавшими себя лабораторными животными, используемыми в исследованиях, и их легко приобрести для этой цели, их сохранение в дикой природе будет иметь важное значение для сохранения секретов, которые они все еще хранят для нас. «Существуют сотни миллионов поверхностных рыб», — говорит Ронер, но популяции пещерных рыб меньше и более уязвимы к таким явлениям, как загрязнение окружающей среды и люди, черпающие воду из пещер во время засухи.

 

Один из учеников Риддла, Дэвид Перес Герра, в настоящее время участвует в комитете по поддержке сохранения пещерных рыб. Да и сами исследователи тоже становятся все более осторожными. «Ткани рыбы, собранные во время последней экспедиции нашей лаборатории, принесли пользу девяти разным лабораториям», — говорит Риддл. «Мы ничего не тратили впустую».

Источник