Este pez de aguas profundas tiene la mayor cantidad de tipos de opsinas entre los vertebrados
ARRIBA: Ilustración de Diretmus argenteusWIKIMEDIA, EMMA KISSLING
Para un pez con un retina, la aleta espinosa plateada tiene una apariencia bastante modesta: su cuerpo es un disco pequeño y aplanado que tiene una boca fruncida y una cresta de espinas cortas y huesudas a lo largo de su vientre. Pero su gran e impresionante ojo, informan los investigadores hoy (9 de mayo) en Science, le ha valido a Diretmus argenteus el honorable título de vertebrado con más tipos de opsinas visuales: las proteínas sensibles a la luz que forman la base de las células fotorreceptoras de la retina. Es probable que ayuden al nadador a ver en la oscuridad, a cientos de metros por debajo de la superficie del mar, donde pasa la mayor parte de su vida.
Las retinas humanas tienen cuatro tipos de opsina visual: tres presentes en las células cónicas, que nos permiten ver azul, verde y rojo, y uno en bastoncillos, que permite ver con poca luz. La aleta espinosa plateada produce hasta 14…
El hallazgo más interesante es este descubrimiento de múltiples opsinas de bastón en algunas especies de peces de aguas profundas. Es muy sorprendente que haya tantos, comenta Eric Warrant, un neuroetólogo de la Universidad de Lund en Suecia que no participó en el estudio pero ha colaborado con dos de sus coautores en el pasado.
Un aleta plateada espinosa ( Espécimen de Diretmus argenteus), fijoZuzana Musilova, Universidad Charles, Praga
Los hallazgos también fueron una sorpresa para los autores principales, los biólogos Zuzana Musilova de la Universidad Charles en Praga y Fabio Cortesi, un postdoctorado en el Instituto del Cerebro de Queensland en Australia, que inicialmente se propuso comprender mejor la evolución del sistema visual de los peces en general. En general, encontraron que los peces teleósteos, el grupo más diverso de los llamados peces con aletas radiadas que tienen redes de piel estiradas a lo largo de sus espinas, tienen una mediana de siete genes de opsina visual, mientras que la mayoría de los otros vertebrados no tienen más de cinco. En su mayor parte, estas opsinas codificadas son sensibles a los azules y verdes, que componen la mayor parte del espectro de luz acuático.
El equipo encontró 13 especies que tenían múltiples copias de genes de opsina de bastón y cuatro especies de aguas profundas que tenían cinco o más. Además de dos genes de opsina de cono, la aleta espinosa plateada tenía 38 genes de opsina de bastón. La secuenciación del transcriptoma de los animales sugirió que siete de estos se expresan en larvas, que viven en aguas relativamente poco profundas, y hasta 14 se expresan en adultos, que viven a mayores profundidades, posiblemente hasta los 2.000 metros.
A Para comprender mejor su función, los investigadores tradujeron cuatro de los genes de opsina de bastón de las aletas espinosas a proteínas y los unieron a una proteína cromófora como normalmente aparecerían en la retina. Estimularon los fotopigmentos in vitro con luz de diferentes longitudes de onda y descubrieron que las opsinas eran sensibles a diferentes partes del espectro de luz, lo que también se confirmó a través del análisis computacional de los genes de opsina. Juntas, las opsinas de bastón cubrieron todo el rango de longitudes de onda que se cree que los peces encuentran en aguas profundas, incluidos los azul verdosos de la luz del día descendente y los diferentes tonos de bioluminiscencia emitidos por los animales en las profundidades marinas.
La tendencia general de una mayor diversidad de opsina es similar a lo que estamos encontrando para los crustáceos de aguas profundas, señala Heather Bracken-Grissom, bióloga evolutiva marina de la Universidad Internacional de Florida que no participó en el estudio. De hecho, algunos camarones mantis tienen más de 30 genes de opsina, y también se han informado números altos para otros invertebrados. Estos estudios juntos ayudan a desafiar una suposición de larga data de que muchas criaturas de aguas profundas tienen menos diversidad de opsina porque allí hay menos luz para capturar, agrega.
Musilova y sus colegas proponen varias ventajas de tener una mayor diversidad de opsina en las profundidades marinas. Una vez que estén sintonizados con diferentes ventanas del espectro de luz, como lo están en la aleta espinosa plateada, podrían abrir el potencial para la visión del color. Muchos vertebrados usan conos para discriminar entre colores, pero las varillas son más útiles para los organismos de aguas profundas, agrega. Los bastones son sensibles a la luz de menor intensidad, mientras que los conos son sensibles [solo] cuando hay suficiente luz alrededor.
Un miembro de la familia de los peces linterna, Myctophidae. Se descubrió que algunas especies tenían múltiples opsinas de bastones en la retina. Wen-Sung Chung, Universidad de Queensland. luz bioluminiscente. En cuanto al pez linterna Benthosema glacialeque tiene cinco genes de opsina bastón, según el análisis del equipo, la visión del color podría ser importante para reconocer a sus congéneres, porque a veces viven en cardúmenes mixtos de varias especies bioluminiscentes, dice Musilova.
En cambio, la expansión de la opsina de varilla podría ayudar a mejorar la agudeza visual en su conjunto, señala Warrant. Las opsinas con diferentes sensibilidades a la luz podrían colocarse estratégicamente en partes específicas de la retina, por ejemplo, lo que podría mejorar la visión si ciertas longitudes de onda de luz tienden a alcanzar partes específicas del campo visual, sugiere.
Para probar estas posibilidades, uno tendría que hacer experimentos de electrofisiología cuidadosos con especímenes capturados recientemente para examinar el cableado entre las varillas e, idealmente, realizar ensayos de comportamiento para ver si pueden discriminar entre colores, dice Ronald Douglas, biólogo visual en City, Universidad de London, que no participó en el estudio pero ha colaborado con uno de los coautores en el pasado. Pero la mayoría de los investigadores de aletas espinosas llegan a ver muertos en las redes de pesca, a menudo muy deteriorados después de horas de estar revueltos. [Incluso] si están vivos, están en muy mal estado, por lo que nunca puedes hacer experimentos fisiológicos o de comportamiento. Así que todo lo que puedes hacer cuando se trata de la función es adivinar, dice.
Estamos en el límite de nuestro conocimiento humano sobre esta especie, dice Musilova de acuerdo. Sin embargo, para ella, los resultados ilustran la diversidad de estrategias que han desarrollado los peces para sobrevivir en las profundidades marinas. Algunos, como el rape, han desarrollado una simbiosis sofisticada con bacterias para crear un señuelo bioluminiscente para atraer presas. Otros, incluidos los peces linterna, migran periódicamente entre aguas poco profundas para alimentarse y aguas más profundas por seguridad. Y parece que la estrategia de las aletas espinosas plateadas ha sido simplemente invertir en la visión: tiene una de las retinas más gruesas entre las especies de peces, que consta de varias capas de varillas, dice ella. Podrían ser verdaderos maestros de la visión en las profundidades marinas.
Z. Musilova et al., Vision usando varias opsinas de bastón distintas en peces de aguas profundas, Science, 364:6440, 2019.
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