Вчені зробили крок до розуміння того, як риби орієнтуються у воді, і виявили несподівано складний механізм, який можна умовно назвати «третім оком». Йдеться про особливий світлочутливий орган — епіфіз, розташований у верхній частині голови. Разом із очима він допомагає рибам визначати, куди рухатися — вгору чи вниз.
Дослідження, проведене в Osaka Metropolitan University, показало, що сигнали від очей і цього «третього ока» не просто існують окремо, а об’єднуються в середньому мозку. Зокрема, у ділянці, яка називається тегментум, формується своєрідний «центр прийняття рішень», що визначає напрям руху риби у воді.
Експерименти проводили на прозорих личинках риби даніо-реріо — це дозволило буквально спостерігати за роботою нейронів у реальному часі. За допомогою методу кальцієвої візуалізації дослідники бачили, як клітини «спалахують» під час активності, реагуючи на зміну освітлення. Так вдалося простежити шлях сигналу: від світлочутливих клітин у верхній частині голови — через проміжні нейрони — до середнього мозку.
Ключову роль у цьому процесі відіграє спеціальний світлочутливий білок, який по-різному реагує на ультрафіолетове та видиме світло. Завдяки цьому риби здатні «читати» не лише яскравість, а й колір середовища. А це дуже важливо під водою, де світло змінюється залежно від глибини, тіні чи мутності води.
Саме колір підказує рибі, що відбувається навколо: чи вона наближається до поверхні, чи опускається глибше, чи потрапляє в затінені ділянки. У ході експериментів вчені помітили, що зміна кольору освітлення викликає передбачувану реакцію: наприклад, під синім світлом риби стабільно пливли вниз.
Цікаво, що «третє око» працює не як резервна система, а як повноцінна частина навігації. Коли дослідники видаляли або блокували роботу очей, сигнали від епіфіза все одно частково зберігалися, але змінювалися їхня точність і час реакції. Це означає, що обидва джерела інформації — і очі, і епіфіз — взаємно доповнюють одне одного.
Ще одна несподівана деталь — асиметрія сигналів. Коли світло потрапляло лише з одного боку, реакція була сильнішою саме з цього боку мозку. Це може допомагати рибам розрізняти освітлені та затінені ділянки навіть без тривалого руху.
Коли ж дослідники «вимикали» окремі нейрони в тегментумі, риби втрачали здатність правильно реагувати на світло і змінювати глибину. Це підтвердило, що саме ця ділянка мозку відіграє ключову роль у прийнятті рішень про рух.
Важливо й те, що реакція риб не є миттєвою. Вони краще реагують на поступові зміни освітлення, ніж на різкі спалахи. Це логічно, адже у природному середовищі світло змінюється плавно — через хмари, хвилі чи глибину. Мозок риби ніби «усереднює» інформацію протягом кількох секунд, перш ніж обрати напрям руху.
Результати цього дослідження, опублікованого в Proceedings of the National Academy of Sciences, не лише пояснюють поведінку риб, а й відкривають нові перспективи для науки. Зокрема, розуміння того, як світло керує активністю нейронів, може допомогти у розвитку оптогенетики — технології, яка дозволяє керувати клітинами за допомогою світла.
Таким чином, «третє око» риб — це не просто цікава анатомічна особливість, а важливий елемент складної системи орієнтації. Воно допомагає перетворювати світлові сигнали на конкретні дії, дозволяючи рибам впевнено рухатися у тривимірному підводному світі.