14.10.2016

На предпочтения колюшек влияют свободные аминокислоты

Рыбы широко используют в своем общении химические сигналы. Состав выделяемых веществ зависит от видовой, половой принадлежности особи и ее физиологического состояния. Ученые из Британии на примере трехиглых колюшек подтвердили, что химический состав выделений может зависеть и от внешних факторов, в частности от питания. Они держали две группы рыбок на разных диетах, которые отличались только добавляемой к основному ингредиенту аминокислотой. Выяснилось, что рыбки способны распознавать, кто из их соседей что ел, и больше взаимодействовали с теми, кто был на такой же диете. То есть аминокислотный состав пищи влияет на предпочтения рыбок.

Один из наиболее древних способов коммуникации в животном мире — общение с помощью химических сигналов, так называемая хемокоммуникация. В водной среде они распространяются лучше, чем в воздухе. Поэтому неудивительно, что именно в воде большинство животных используют хемокоммуникацию, причем в самых разных контекстах. Это могут быть и межвидовые взаимодействия (например, поиск хищником жертвы или привлечение растением опылителя), и внутривидовые: определение видовой и половой принадлежности особи, ее физиологического состояния — эти признаки так или иначе находят отражение на уровне химических сигналов. Более того, химическая «подпись» меняется на протяжении жизни особи.

У млекопитающих, активно пользующихся запахом, в хемокоммуникации обычно задействована целая смесь разных веществ. А ключевым в том или ином случае (к примеру, для распознания пола) может являться не одно какое-то вещество (или несколько), а многие сотни единовременно, с учетом соотношения их концентраций. По-другому обстоит дело у более примитивных животных: здесь ключевое значение может иметь всего один или несколько компонентов. Например, так обстоит дело с феромонами. Первый феромон был открыт в 1962 году у тутового шелкопряда (Bombyx mori). От самок этого вида исследователям удалось получить вещество бомбикол, привлекающее самцов.

Дальнейшее изучение хемокомуникации в разных группах животных показало, что состав выделяемых секретов зависит не только от физиологического состояния особи (как в случае с феромонами), но и от таких преходящих факторов, как, например, диета. Как это используется в химическом общении, и какие компоненты здесь могут играть роль? Пока эти вопросы до конца еще не решены, изучение их только начинается.

Недавно группе британских ученых удалось выявить один из таких механизмов. Им впервые удалось показать влияние на хемокоммуникацию одного конкретного компонента пищи. Диета, как известно, включает три главные составляющие — белки (состоящие из аминокислот), жиры и углеводы. Ранее уже было известно, что рыбы могут выявлять аминокислоты в смеси (Charles D. Derby and Peter W. Sorensen, 2008. Neural processing, perception, and behavioral responses to natural chemical stimuli by fish and crustaceans). Поэтому именно на свободных аминокислотах (то есть на тех, что обычно входят в состав белков, но в данном случае являются чистыми веществами) и сосредоточили свое внимание исследователи.

В экспериментах использовали трехиглых колюшек (Gasterosteus aculeatus). Это небольшие пресноводные рыбки с тремя шипами, расположенными перед спинным плавником (отсюда и название вида). Их легко содержать, поэтому они являются популярным лабораторным объектом. Рыбки были отловлены в речках и ручьях графства Линкольншир (Великобритания). Пойманных особей, всего 45, разделили на две группы. Каждую из них кормили измельченными червями. В эту массу добавляли одну из двух L-аминокислот — аспарагиновую или глютаминовую. Обе они входят в состав белков и в норме присутствуют в пище колюшек (то есть потенциально могут менять их химическую «подпись» и в природе). Во время кормления измельченную массу давали рыбкам, выдавливая в воду с помощью шприца, так что она напоминала обычного червячка. На такой диете рыбок содержали в аквариумах 10 дней, после чего были проведены опыты.

В эксперименте колюшек ссаживали по трое в экспериментальную камеру диаметром 30 см. В семи случаях одна рыбка происходила из группы, в корм которой добавляли аспарагиновую кислоту, а две употребляли глютаминовую. В восьми случаях было наоборот. При этом в эти тройки рыбки отбирались из разных аквариумов, чтобы не оказалось, что они уже знакомы. Затем в течение часа колюшек фотографировали через каждые 20 секунд. По фотографиям определяли положение каждой рыбки и рассчитывали расстояния между ними. Если две данные колюшки находились на расстоянии менее двух длин тел друг от друга, считали, что они «взаимодействуют». Такое понимание взаимодействия в данном случае вполне корректно, так как согласуется с многочисленными наблюдениями за социальным поведением этих животных. Далее, рассчитывали один из индексов ассоциации (как часто они «взаимодействуют») для каждой данной «пары» колюшек, показывающий тенденцию к пространственному сближению.

Результаты показаны на рис. 2. Выяснилось, что рыбки, имеющие одинаковую диету, достоверно чаще оказываются близко друг к другу, «избегая» третьего, потреблявшего другую аминокислоту.

Какое значение полученная закономерность может иметь в жизни колюшек? Ведь очевидно, что в природе «химические» различия между индивидуумами комплексные, а касаются не только одной аминокислоты. Однако сама по себе способность «считывать» аминокислоты в запахе другой особи может быть очень важна. Дело в том, что выделяемые рыбкой аминокислоты (например, с мочой), а также их состав, зависят от количества и качества поступающих в организм белков. Поэтому аминокислотный компонент химической «подписи», завися от диеты, может указывать на качественное, насыщенное белками, питание (или наоборот). А это, в свою очередь, может являться показателем качества особи и влиять на ее отношения с сородичами. С другой стороны, аминокислотный состав выделений может зависеть от зараженности паразитами или болезни. Но эти возможности требуют дальнейшего изучения.

Источник: Tanja K. Kleinhappel, Oliver H. P. Burman, Elizabeth A. John, Anna Wilkinson and Thomas W. Pike. Free amino acids mediate association preferences in fish // Ethology. 2016. V. 122. P. 1–5.

Алексей Опаев

Источники:

1. elementy.ru