جهش عامل شب کوری در انسان به کوسه نهنگ‌ها کمک می‌کند در تاریکی ببینند

حتی طناب ماهیگیری هم درمقایسه‌با کوسه نهنگ کوتاه است. طول این ماهی که بزرگ‌ترین گونه ماهی روی زمین است، به ۱۸ متر می‌رسد و به اندازه دو فیل وزن دارد.

البته ویژگی‌های برتر این ماهی به این‌جا ختم نمی‌شود: کوسه نهنگ‌ها همچنین یکی از طولانی‌ترین گسترده‌های عمودی را بین موجودات دریایی دارند و از سطح اقیانوس که در آن پالیده‌خواری می‌کنند تا عمق دو هزار متری دریای تاریک می‌روند.

شنا کردن در فاصله بین آب‌های سطحی و آب‌های اعماق دریا باید چشم‌های کوسه را تحت فشار قرار دهد و سبک زندگی آن‌ها را غیرممکن سازد. اما پژوهشگران به‌تازگی عوامل ژنتیکی را که از این اتفاق پیشگیری می‌کند، کشف کرده‌اند. این مطالعه که اخیرا در مجله‌ی PNAS منتشر شد، جهشی ژنتیکی را شناسایی کرده است که یکی از رنگدانه‌های بینایی موجود در شبکیه چشم کوسه نهنگ را نسبت‌به تغییرات دما حساس‌تر می‌کند.

درنتیجه، این رنگدانه‌ها (که نور آبی را در محیط‌های تاریک حس می‌کنند) در اعماق دریا فعال می‌شوند و وقتی کوسه‌ها برای تغذیه به سطح آب می‌آیند، غیرفعال می‌شوند و به آن‌ها اجازه می‌دهد تا در اعماق مختلف آب، بخش‌های متفاوتی از بینایی خود را در اولویت قرار دهند. جالب اینکه، این تغییر ژنتیکی شبیه تغییراتی است که رنگدانه‌ها را در شبکیه چشم انسان تخریب می‌کند و موجب شب‌کوری می‌شود.

به‌گزارش ساینس، هنوز مشخص نیست که چرا کوسه نهنگ‌ها به اعماق آب شیرجه می‌زنند. ازآن‌جا که در این اعماق طعمه کمیاب است، این رفتار ممکن است با جفت‌گیری ارتباط داشته باشد. اما در هر صورت، آن‌ها برای موقعیت‌یابی در آب‌های تاریک به نوعی رنگدانه حس‌کننده نور در شبکیه چشم خود به نام رودوپسین متکی هستند.

درحالی‌که رنگدانه رودوپسین در زیستگاه‌های آفتابی، کمتر مفید است، به بسیاری از مهره‌داران ازجمله انسان‌ها کمک می‌کند تا در محیط های کم‌نور، نور را تشخیص دهند. در اعماق دریا رنگدانه‌های رودوپسین در چشمان کوسه نهنگ به‌طورخاص برای دیدن نور آبی تنظیم شده‌اند که تنها رنگی که است به این اعماق می‌رسد.

پژوهش‌های گذشته نشان داده بود که رنگدانه‌های چشم گربه‌کوسه مرمری (Scyliorhinus torazame) که در اعماق دریا زندگی می‌کند، به همین شکل تنظیم شده است تا نور آبی را تشخیص دهد. اما این کوسه‌های کوچک به اعماق دریا قناعت می‌کنند و بنابراین کوسه نهنگ‌ها تنها کوسه‌های شناخته‌شده‌ای هستند که از این رنگدانه‌ها در مناطق کم‌عمق آب استفاده می‌کنند.

در آب‌های پر نورتر، رنگدانه‌های حساس به نور آبی می‌توانند به‌عنوان مانعی برای دیدن انواع دیگر نور عمل کنند، اما این کوسه نهنگ‌ها همچنان می‌توانند به‌راحتی در آب‌های کم‌عمق مانور دهند و غذاهای دریایی را ببلعند.

شیگهیرو کوراکو، زیست‌شناس تکاملی در موسسه ملی ژنتیک ژاپن و همکارانش چشم کوسه گورخری را تشریح کردند که یکی از خویشاوندان نزدیک کوسه نهنگ‌ها است. کوسه گورخری در میان صخره‌های مرجانی حرکت می‌کند و دامنه حرکت عمودی محدودتری دارد. پژوهشگران اطلاعات ژنتیکی استخراج‌شده از بافت کوسه گورخری را با داده‌های ژنومی کوسه نهنگ‌ها که قبلا منتشر شده بود، مقایسه کردند تا تفاوت در کد ژنتیکی این دو کوسه را پیدا کنند. آن‌ها دو نقطه را پیدا کردند: مکان ۹۴ و ۱۷۸ روی دی‌ان‌ای کوسه که جهش‌های موجود در آن‌ها ترکیب اسیدهای آمینه سازنده پروتئین رودوپسین را تغییر می‌داد.

جهشی که در جایگاه ۹۴ دیده می‌شد، جالب بود. همین جایگزینی اسید آمینه‌ای در کادماهی صخره‌ای سیاه نیز وجود داشت. کادماهی صخره‌ای سیاه یکی از ساکنان اعماق دریا است که در اطراف جنوبگان زندگی می‌کند و می‌تواند نور آبی را ببیند. این امر موجب شد، پژوهشگران به این نتیجه برسند که «تغییر آبی» در بینایی کوسه نهنگ عمدتا با جهش در جایگاه ۹۴ ارتباط دارد.

کوسه نهنگ‌ها و کادماهی سیاه تنها موجوداتی نیستند که دارای جهش در جایگاه ۹۴ هستند. در انسان‌ها، یک تغییر ژنتیکی در این جایگاه، ثبات و کارآیی رنگدانه‌های رودوپسین را در شبکیه کاهش می‌دهد و موجب وضعیتی به نام شب‌کوری ثابت مادرزادی می‌شود. افراد مبتلا به این وضعیت، ازنظر دید در محیط‌های کم‌نور مشکل دارند.

پژوهشگران پیشنهاد می‌کنند که فرایند مشابهی در شبکیه کوسه نهنگ‌ها در جریان است. آن‌ها با دستکاری اسید آمینه‌های جایگاه ۹۴ و ۱۷۸ در بافت نهنگ و کوسه گورخری در آزمایشگاه دریافتند که در دماهای گرم‌تر ثبات رنگدانه رودوپسین کاهش پیدا می‌کند و این رنگدانه تخریب می‌شود. این بدان معنا است که رنگدانه‌های حساس به نور آبی آن‌ها احتمالا در آب‌های عمیق و سردتر موثر از آب‌های گرم سطحی عمل می‌کند.

درنتیجه‌ی این امر، دید کوسه نهنگ‌ها هنگام مهاجرت به بالا و پایین آب دستخوش تغییر می‌شود، زیرا تغییر دما رنگدانه‌های حس‌کننده نور آبی آن‌ها را فعال و غیرفعال می‌کند. کوراکو می‌گوید: «دید آبی کوسه نهنگ‌ها در اعماق دریا فعال می‌شود، درحالی‌که در نزدیکی سطح غیرفعال می‌شود.» توقف عمل رنگدانه‌ها در اعماق کمتر به این کوسه‌ها اجازه می‌دهد تا به جای تمرکز بر نور آبی، طیفی از نورهای موجود را ببینند.

جفری فاسیک، اکولوژیست بینایی در دانشگاه تمپا که در مطالعه جدید شرکت نداشت، می‌گوید، چند موجود غواص دیگر ازجمله نهنگ عنبر نیز با تنظیم رنگدانه‌های خود برای فیلتر کردن نور آبی در اعماق تاریک از استراتژی مشابهی استفاده می‌کند. اما آن‌چه کوسه نهنگ‌ها را متمایز می‌کند، این است که آن‌ها ازنظر بینایی از جهشی سود می‌برند که رنگدانه‌ها را تخریب می‌کند. فاسیک می‌گوید: «این امر جالب است، زیرا نباید برای این حیوانات مفید باشد که به‌منظور داشتن این جهش تکامل پیدا کنند، اما این جهش در کل گونه پراکنده است. آن‌ها حساسیت خود را با نوری که در محیط وجود دارد، مطابقت می‌دهند.»