Naukowcy rozwiązują zagadkę głębinowej ryby z rurkowatymi oczami i przezroczystą głową

Ryba barreleye (Macropinna microstoma) ma niezwykle wrażliwe na światło oczy, które mogą obracać się w przezroczystej, wypełnionej płynem tarczy na głowie. Tubularne oczy ryby są zakończone jasnozielonymi soczewkami. Oczy skierowane są ku górze (jak pokazano tutaj), gdy ryba szuka pożywienia nad głową. Oczy skierowane są do przodu, gdy ryba żeruje. Dwa miejsca powyżej pyska ryby to narządy węchu zwane nares, które są analogiczne do ludzkich nozdrzy. Obraz: © 2004 MBARI

Badacze z Instytutu Badawczego Monterey Bay Aquarium rozwiązali niedawno liczącą pół wieku zagadkę ryby o rurkowatych oczach i przezroczystej głowie. Odkąd ryba „barreleye” Macropinna microstoma została po raz pierwszy opisana w 1939 roku, biolodzy morscy wiedzieli, że jej rurkowate oczy są bardzo dobre w zbieraniu światła. Uważano jednak, że oczy te są nieruchome i zapewniają jedynie „widzenie tunelowe” tego, co znajduje się bezpośrednio nad głową ryby. Nowa praca Bruce’a Robisona i Kima Reisenbichlera pokazuje, że te niezwykłe oczy mogą obracać się w obrębie przezroczystej tarczy, która pokrywa głowę ryby. To pozwala barreleye spojrzeć w górę na potencjalną zdobycz lub skupić się do przodu, aby zobaczyć, co je.

Ryby głębinowe przystosowały się do swojego czarnego jak smoła środowiska na wiele zdumiewających sposobów. Kilka gatunków ryb głębinowych z rodziny Opisthoproctidae nazywa się „barreleyes”, ponieważ ich oczy są rurkowate w kształcie. Barreleyes zazwyczaj żyją w pobliżu głębokości, gdzie światło słoneczne z powierzchni zanika do całkowitej ciemności. Używają one swoich ultraczułych rurkowatych oczu do poszukiwania słabych sylwetek ofiar nad głową.

W tym obrazie, można zobaczyć, że chociaż barreleye jest skierowany w dół, jego oczy są nadal patrząc prosto w górę. Ten zbliżony „kadr” z filmu pokazuje brzankę o długości około 140 mm (sześć cali). Image: © 2004 MBARI

Ale takie rurkowate oczy są bardzo dobre w zbieraniu światła, mają bardzo wąskie pole widzenia. Co więcej, do tej pory większość biologów morskich uważała, że oczy barreleye są zamocowane w ich głowach, co pozwalało im patrzeć tylko w górę. To uniemożliwiłoby rybom zobaczenie tego, co było bezpośrednio przed nimi, a także bardzo trudne dla nich do uchwycenia ofiary z ich małymi, spiczastymi ustami.

Robison i Reisenbichler wykorzystali wideo ze zdalnie sterowanych pojazdów MBARI (ROV) do badania barreleyes w głębokich wodach tuż przy brzegu Centralnej Kalifornii. Na głębokości od 600 do 800 metrów (2,000 do 2,600 stóp) pod powierzchnią, kamery ROV zazwyczaj pokazywały te ryby wiszące nieruchomo w wodzie, ich oczy świecące żywą zielenią w jasnych światłach ROV. Wideo ROV ujawniło również wcześniej nieopisaną cechę tych ryb – ich oczy otoczone są przez przezroczystą, wypełnioną płynem tarczę, która pokrywa górną część głowy ryby.

Ten widok rybika na twarz pokazuje jego przezroczystą tarczę oświetloną przez światła zdalnie sterowanego pojazdu MBARI Tiburon. Podobnie jak na innych zdjęciach, dwa punkty powyżej pyska ryby to narządy węchu zwane nares, które są analogiczne do ludzkich nozdrzy. Image: © 2006 MBARI

Większość istniejących opisów i ilustracji tej ryby nie pokazuje jej wypełnionej płynem tarczy, prawdopodobnie dlatego, że ta delikatna struktura została zniszczona, gdy ryby zostały wydobyte z głębin w sieciach. Robison i Reisenbichler mieli jednak ogromne szczęście – udało im się wyłowioną z sieci brzankę wydobyć żywą na powierzchnię, gdzie przetrwała przez kilka godzin w akwarium pokładowym. W tym kontrolowanym środowisku badacze byli w stanie potwierdzić to, co widzieli na filmie z ROV – ryba obracała swoimi rurkowatymi oczami, gdy obracała swoje ciało z pozycji poziomej do pionowej.

Oprócz niesamowitego „nakrycia głowy”, brzanki mają wiele innych ciekawych przystosowań do życia w głębinach. Ich duże, płaskie płetwy pozwalają im pozostawać niemal nieruchomo w wodzie, a także bardzo precyzyjnie manewrować (podobnie jak ROV-y MBARI). Ich małe usta sugerują, że mogą być bardzo precyzyjne i selektywne w chwytaniu małych ofiar. Z drugiej strony, ich układy pokarmowe są bardzo duże, co sugeruje, że mogą jeść różne małe dryfujące zwierzęta, jak również galaretki. W rzeczywistości żołądki dwóch złapanych w sieci ryb zawierały fragmenty galaretek.

Po udokumentowaniu i zbadaniu unikalnych przystosowań brzanki, Robison i Reisenbichler opracowali roboczą hipotezę na temat tego, jak to zwierzę zarabia na życie. Przez większość czasu, ryba wisi nieruchomo w wodzie, z ciałem w pozycji poziomej i oczami skierowanymi ku górze. Zielone pigmenty w jej oczach mogą odfiltrowywać światło słoneczne padające bezpośrednio na powierzchnię morza, pomagając barreleye dostrzec bioluminescencyjny blask galaretek lub innych zwierząt bezpośrednio nad głową. Kiedy dostrzega ofiarę (taką jak dryfująca galaretka), ryba obraca oczy do przodu i płynie w górę, w trybie karmienia.

MBARI spekulują, że Macropinna microstoma może zjadać zwierzęta, które zostały schwytane w macki galaretek, takie jak ten syfonofor z rodzaju Apolemia. Głowa” syfonoforu (po prawej) ciągnie zwierzę przez wodę, a jego kłujące macki rozchodzą się jak żywa sieć dryfująca. Image: © 2001 MBARI

Barreleyes dzielą swoje głębinowe środowisko z wieloma różnymi rodzajami galaretek. Jednymi z najbardziej powszechnych są syfonofory (galaretki kolonijne) z rodzaju Apolemia. Te syfonofory dorastają do ponad 10 metrów (33 stóp) długości. Niczym żywe sieci dryfujące, ciągną za sobą tysiące kłujących macek, które chwytają widłonogi i inne małe zwierzęta. Badacze spekulują, że brzanki mogą ostrożnie manewrować wśród macek syfonoforów, wyłapując schwytane organizmy. Oczy ryby będą się obracać, aby pomóc rybie utrzymać „oczy na nagrodzie”, podczas gdy jej przezroczysta tarcza będzie chronić oczy ryby od komórek żądła siphonophore.

Robison i Reisenbichler mają nadzieję na dalsze badania, aby dowiedzieć się, czy ich odkrycia dotyczące Macropinna microstoma również mają zastosowanie do innych ryb głębinowych z rurkowatymi oczami. Dziwaczne adaptacje fizjologiczne brzuchonogów zastanawiały oceanografów przez pokolenia. Dopiero wraz z pojawieniem się nowoczesnych robotów podwodnych naukowcy byli w stanie obserwować takie zwierzęta w ich rodzimym środowisku, a tym samym w pełni zrozumieć, w jaki sposób te fizyczne adaptacje pomagają im przetrwać.

Wideo z narracją barreleye w wykonaniu Bruce’a Robisona:

Praca naukowa:

B. H. Robison i K. R. Reisenbichler. Macropinna microstoma and the paradox of its tubular eyes. Copeia. 2008, No. 4, December 18, 2008.

B. H. Robison i K. R. Reisenbichler.