L'incredibile visione a colori dei pesci abissali / The incredible color vision of the abyssal fish

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Esemplare di pesce abissale del genere Chauliodus. /  Specimen of abyssal fish of the genus Chauliodus.(Cortesia Wen-Sung Chung, Università del Queensland)

Molte specie di pesci che vivono nelle profondità dei mari, un ambiente quasi completamente oscuro, hanno una visione a colori grazie a una grande varietà di molecole assai sensibili alla luce nelle loro retine. Queste molecole sono calibrate per reagire alle lunghezze d'onda emesse dagli organi bioluminescenti delle altre creature abissali

Molti pesci di profondità sono dotati di un sistema visivo che permette la visione di molti colori anche nell’oscurità quasi totale dell’ambiente in cui vivono. Questo grazie a un’eccezionale moltiplicazione per versioni leggermente differenti dei geni che controllano la produzione delle opsine, i pigmenti fotosensibili dei fotorecettori retinici, i neuroni della retina in grado di reagire alla luce. A scoprirlo è stato un gruppo di ricercatori diretti da Walter Salzburger dell’Università di Basilea, in Svizzera, che firmano un articolo su “Science”.

Dall’alto in basso: Diretmus argenteus, Stylephorus chordatus e Benthosema sp. / (Cortesia Pavel Riha, University of South Bohemia, Ceske Budejovice)

Nei vertebrati la visione a colori è possibile grazie alla presenza nei coni della retina di vari pigmenti fotosensibili, detti opsine, ciascuno dei quali reagisce a differenti lunghezze d’onda della luce (negli esseri umani, ce ne sono tre, sensibili alla gamma del rosso, del verde e del blu), ma solo quando il flusso luminoso è intenso. Quando la luce è fioca, entrano in funzione i bastoncelli, che si attivano anche con pochi fotoni, ma che hanno un solo tipo di opsina, la rodopsina; è per questo che quasi tutti i vertebrati hanno una visione notturna monocromatica.

Uno dei pesci considerati, Diretmus argenteus, è portatore di ben 24 di queste mutazioni, che permettono la produzione di 38 opsine 

differenti nei bastoncelli - il numero più alto finora conosciuto nei vertebrati - e di due ulteriori opsine nei coni, che permettono una sensibilità anche a livelli molto bassi di luce. I ricercatori hanno anche scoperto che la sensibilità di queste opsine copre esattamente le gamme di lunghezza d’onda delle bioluminescenze prodotte dagli organi emettitori di organismi abissali. Questi pesci sono quindi in grado di distinguere le varie tonalità cromatiche prodotte da altre specie di pesci che popolano le profondità dei mari.

Analizzando il genoma di 101 specie ittiche, Salzburger e colleghi hanno ora scoperto che in 13 pesci abissali che vivono fino a 1500 metri di profondità, c’è una forte moltiplicazione dei geni per la produzione di opsine. Confrontando le piccole variazioni presenti in quei geni, hanno scoperto che gran parte di esse interessano punti che - come si sa da precedenti studi sui vertebrati - influiscono direttamente sulla lunghezza d’onda rilevata dall’opsina.

Dalle analisi,“sembra inoltre che i pesci abissali abbiano sviluppato questa visione basata su una molteplicità di rodopsine più volte, in modo indipendente l’una dall’altra”, spiega Salzburger. Questa capacità si è probabilmente evoluta come strumento essenziale di sopravvivenza ha concluso Fabio Cortesi, dell’Università del Queensland, in Australia e coautore dello studio: “Se vuoi sopravvivere laggiù, devi decidere rapidamente se stai vedendo un potenziale predatore o una potenziale preda”.

ENGLISH

Many species of fish that live in the depths of the seas, an almost completely obscure environment, have a color vision thanks to a great variety of molecules very sensitive to light in their retinas. These molecules are calibrated to react to the wavelengths emitted by the bioluminescent organs of other abyssal creatures

Many fish of depth are equipped with a visual system that allows the vision of many colors even in the almost total darkness of the environment in which they live. This thanks to an exceptional multiplication for slightly different versions of the genes that control the production of opsins, the photosensitive pigments of retinal photoreceptors, retinal neurons able to react to light. It was discovered by a group of researchers led by Walter Salzburger from the University of Basel, Switzerland, who signed an article in "Science".

In vertebrates color vision is possible thanks to the presence in the cones of the retina of various photosensitive pigments, called opsins, each of which reacts at different wavelengths of light (in humans, there are three, sensitive to the range of red , of green and blue), but only when the luminous flux is intense. When the light is dim, rods come into operation, which are activated even with a few photons, but which have only one type of opsina, rhodopsin; this is why almost all vertebrates have a monochromatic night vision.

One of the fish considered, Diretmus argenteus, carries 24 of these mutations, which allow the production of 38 opsins

different in the rods - the highest number so far known in vertebrates - and two further opsins in the cones, which allow sensitivity even at very low levels of light.The researchers also found that the sensitivity of these opsins exactly covers the wavelength ranges of bioluminescence produced by the organs that emit abyssal organisms. These fish are therefore able to distinguish the various chromatic tones produced by other species of fish that inhabit the depths of the seas.

Analyzing the genome of 101 fish species, Salzburger and colleagues have now discovered that in 13 abyssal fishes that live up to 1500 meters deep, there is a strong multiplication of genes for the production of opsins. Comparing the small variations present in those genes, they discovered that most of them involve points that - as is known from previous vertebrate studies - directly affect the wavelength detected by the opsin.

From the analyzes, "it also appears that the abyssal fish have developed this vision based on a multiplicity of rhodopsins several times, independently of one another," explains Salzburger. This ability has probably evolved as an essential tool for survival, concluded Fabio Cortesi, of the University of Queensland, Australia and co-author of the study: "If you want to survive there, you must quickly decide if you are seeing a potential predator or a potential prey".

Da:

http://www.lescienze.it/news/2019/05/10/news/l_incredibile_visione_a_colori_dei_pesci_abissali-4402328/?ref=nl-Le-Scienze_17-05-2019