Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Зрительные и экранирующие пигменты Crustacea в адаптации спектральной чувствительности к окружающей световой среде

ВАК РФ 03.01.02, Биофизика

Автореферат диссертации по теме "Зрительные и экранирующие пигменты Crustacea в адаптации спектральной чувствительности к окружающей световой среде"

На правах рукописи

ДЕМЧУК Юлия Владимировна

ЗРИТЕЛЬНЫЕ И ЭКРАНИРУЮЩИЕ ПИГМЕНТЫ CRUSTACEA В АДАПТАЦИИ СПЕКТРАЛЬНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ К ОКРУЖАЮЩЕЙ СВЕТОВОЙ СРЕДЕ.

03.01.02 - биофизика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва-2011

2 1 AHF 2077

4844236

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН

Научный руководитель:

доктор биологических наук, Зак Павел Павлович

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, Каламкаров Григорий Рафаэлевич

кандидат биологических наук, Панова Ина Георгиевна

Ведущая организация:

Учреждение Российской академии наук Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН.

Защита состоится "_27_"_апреля_2011г. в_12_час. на заседании

диссертационного Совета Д 002.039.01 в Институте биохимической физики им.

Н.М. Эмануэля РАН

Адрес: 119334, Москва, ул. Косыгина, 4

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института химической физики им. H.H. Семенова РАН

Автореферат разослан «_25__»__марта_2011 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета Д 002.039.01

кандидат химических наук

Мазалецкая Л.И.

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ.

Глаза ракообразных (Класс Crustacea) сформировались в процессе длительной эволюции, хорошо приспособлены к окружающей световой среде обитания и имеют массу отличий от хорошо изученных глаз позвоночных животных (Wald 1968, Goldsmith 1978, Cronin et al. 1988 - 2009). Сопоставление технических решений живой природы в организации зрительного восприятия у разных групп животных представляет общенаучный биологический интерес. Поэтому любые современные исследования в области биофизики и молекулярной физиологии органов чувств этих животных являются актуальными. В данной работе в качестве основного объекта исследований были выбраны массовые крилевые креветки M.rclicta, являющиеся индикаторами чистоты водоемов. Креветки Mrelicta являются сравнительно молодым видом животных (9 ООО лет), широко расселившимся по водоемам Балтийского бассейна, где они играют важную роль в поддержании биоценозов, как начальные звенья пищевых цепей и как животные, обеспечивающие аэрацию и утилизацию придонной биоорганики. Глаза M.relicia обладают высокой адаптивностью к световой среде обитания. Так, зрительные пигменты этих креветок, обитающих в зеленоватой воде Финского залива, имеют поглощение в зеленой области спектра (Хмакс. 530 нм), в то время как те же креветки, живущие в красно-коричневой воде торфяных озер, обладают зрительными пигментами с поглощением в оранжево-красной области спектра (/.макс. 556 нм). Механизм этих спектральных различий между зрительными пигментами разных; популяций M.relicta до настоящего времени был неизвестен. Среди возможных гипотез рассматривались как возникновения генетических различий между зрительными белками, так и различия, основанные на обратимых заменах хромофоров зрительного пигмента: витаминов А1 и А2. При микроспектрофотометрических исследованиях

зрительных клеток позвоночных животных для идентификации Al- и А2-содержащих пигментов успешно используются математические шаблоны спектров поглощения зрительных пигментов (Govardovskii et al. 2000, Stavenga 2010), которые позволяют по форме спектра определить какой именно из витаминов А является хромофором. При этом вопрос о применимости шаблонов зрительных пигментов позвоночных к зрительным пигментам ракообразных до сих пор оставался открытым. В дополнение к различиям между спектрами поглощения зрительных клеток разных популяций М.relicta, спектральная чувствительность их глаз сдвинута в длинноволновую область по отношению к спектрам поглощения их зрительных пигментов. Так, озерная популяция креветок имеет максимум спектральной чувствительности глаза около 600 нм и максимум спектра поглощения зрительных клеток 556 нм, а балтийская популяция креветок имеет максимум спектральной чувствительности глаза около 575 нм и максимум спектра поглощения зрительных клеток 530 нм (Lindstrom and Nilsson 1988; Jokela-Maatta et al. 2005). Конкретный механизм этого длинноволнового сдвига до настоящего времени также не был ясен.

В целом, диссертационная работа была направлена на выявление механизмов, формирующих различия в спектральной чувствительности глаз креветок М. relíela, обитающих при разных спектральных условиях освещения.

Список терминов. Рабдом - фоторецепторная часть зрительной клети ракообразных. Р530 - принятые обозначения зрительных пигментов с обозначением

максимума их спектра поглощения в нм. М495 - обозначение метародопсина, продукта обесцвечивания зрительного пигмента.

Хромофор - простетическая группа зрительного белка, в виде какого-либо из

витаминов А, ответственная за поглощение кванта света. Родопсин - зрительный белок с хромофором витамин Al. Порфиропсин - зрительный белок с хромофором витамин А2, Шаблоны зрительных пигментов - математические функции, позволяющие

по форме спектра поглощения зрительного пигмента определять вид хромофора.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

Основной целью проведенной работы было определение механизмов

спектральной адаптации глаз креветок М.геИаа к световой среде обитания.

Задачами исследования были:

1. Определить спектры поглощения зрительных и светофильтрующих пигментов в глазах исследованных видов ракообразных и соотнести их с локализацией этих пигментов.

2. Оценить возможности применения математических шаблонов зрительных пигментов позвоночных животных к идентификации хромофоров (витамины А1 и А2) зрительных пигментов исследуемых видов ракообразных.

3. Составить математическое описание спектральной чувствительности глаза М.геПс/а (N/^¡<13) па основе полученных данных по морфологии глаза и по микроспектрофотометрическим измерениям спектров поглощения зрительных клеток и светофильтрующих пигментов.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ. ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. Отличия в спектрах поглощения зрительных клеток двух подвидов креветок М.ге1Ша, адаптированных к разным видам световой среды, определяются смесью двух спектральных форм зрительного пигмента в разном процентном соотношении.

2. Спектры поглощения зрительных пигментов исследованных видов ракообразных могут быть описаны тем же математическим аппаратом, что и для позвоночных животных.

3. Длинноволновое положение спектральной чувствительности глаз креветок М.геИсШ по отношению к спектрам поглощения их зрительных клеток обусловлено предварительной фильтрацией света через светоэкранирующие пигменты, ослабляющие коротковолновый видимый свет.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ.

Усовершенствованы методы идентификации зрительных пигментов ракообразных при микроспектрофотометрических измерениях зрительных клеток. Разработанные методики используются в исследовательской практике Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН и Департамента биологии окружающей среды Биоцентра Хельсинского Университета.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ.

Впервые показано, что зрительные клетки креветок M.relicta могут содержать смесь двух спектральных форм зрительного пигмента. Показано, что спектры поглощения зрительных пигментов исследованных видов ракообразных могут быть описаны тем же математическим аппаратом, что и спектры поглощения позвоночных животных в полосе длин волн от 350 до 900 нм. Показано, что длинноволновое положение спектральной чувствительности глаз креветок M.relicta определяется свегофильтрующим пигментом с преимущественным поглощением света в коротковолновой области.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. V, VI, VII, VIII и IX Международные симпозиумы "VISIONARIUM" at Tvarminne Zoological Station, Сентябрь 2006-2010 г.г.; XX Съезд Физиологического общества им. Павлова, Москва, июнь 2007; Международная конференция ИБХФ-РАН вузы, Москва, 8-10 ноября 2007; 11 Съезд физиологов СНГ, Кишинэу, Молдова, 29-3 ¡октября 2008; Международная конференция ИБХФ-РАН вузы, Москва, 9-11 ноября 2009; XXI съезд Физиологического общества им. И.П.Павлова, Калуга, 19-25 сентября 2010; Международная конференция ИБХФ-РАН вузы, Москва, 8-10 ноября 2010; XXV Любищевские чтения «Современные проблемы эволюции», Ульяновск, 5-7 апреля 2011.

ПУБЛИКАЦИИ. Основной фактический материал и выводы диссертации отражены в 9 научных публикациях, в том числе в 2-х журналах списка ВАК.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из разделов: Введение, Обзор литературы, Материалы и методы исследования, Результаты и обсуждение, состоящие из 4-х глав, Заключения и Выводов.

Текст диссертации изложен на 121 странице машинописного текста, иллюстрирован 1 таблицей и 35 рисунками. Библиография включает 104 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. Обзор содержит данные (по 2010 год включительно) по морфологии глаз ракообразных, нх зрительным и светофильтрующим пигментам, способам внутриглазной световой фильтрации и механизмам настройки спектральной чувствительности к различным средам обитания.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Основным объектом исследований были крилевые креветки М.геИсШ (Муз1с1а), отловленные в водоемах Финляндии на Тварминненской зоологической станции Хельсинского Университета. Основные измерения были проведены в Институте биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, часть измерений проведена в Биоцентре Хельсинского Университета. Отработка методик была проведена в Институте биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН с использованием в качестве объекта дальневосточных пресноводных креветок ¿./но^ел/и.? (Оесарос1а) (естественная среда обитания - о. Ханко, р. Амур). Микроспектрофотометрические измерения субклеточных структур глаза

ракообразных выполняли на компьютеризованном микроспектрофотометре конструкции В.И. Говардовского в диапазоне длин волн от 338 до 750 нм, с соответствующими способами приготовления микроспектрофотометрических препаратов (Говардовский, Зуева, 2000).

В целом, было зарегистрировано и статистически обработано около 1000 записей спектров одиночных зрительных клеток и около 500 записей спектров внутриглазных светоэкранирующих субклеточных гранул. Анализ формы спектров зрительных клеток проводили путем сравнения с шаблонами А1/А2 зрительных пигментов (Govardovskii et al. 2000, Stavenga 2010). Исследование морфологии глаз животных и определение локализации светофильтрующих экранирующих пигментов проводили методами гистологической световой микроскопии при парафиновой заливке глаза, а также на полутонких 3-мкм срезах с заливкой в эпон. Математические расчеты спектральной чувствительности, формируемой спектрами поглощения зрительных и экранирующих пигментов, проводили исходя из закона Ламберта-Бугера-Берра по формуле:

A(d,X) = W-°D2W(l-™°DlW)

где ODi(^) - оптическая плотность родопсина, OD2(>.) - оптическая плотность экранирующего пигмента.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. Использование математических шаблонов зрительных пигментов позвоночных для идентификации хромофоров зрительных пигментов исследованных животных при микроспектрофото-метрических измерениях.

В микроспектрофотометрических исследованиях зрительных клеток позвоночных А1 и А2 зрительные пигменты легко идентифицируются по сопоставлению их спектров поглощения с соответствующими математическими

шаблонами (Govardovskii et al. 2000, Stavenga 2010). В отличие от позвоночных, спектры поглощения зрительных клеток ракообразных могут быть загрязнены неконтролируемой примесью метародопсина (Хмакс. 495-500 нм) и технически непригодны для сопоставления с шаблонами зрительных пигментов. В этой связи до настоящего момента применимость шаблонов спектров зрительных пигментов позвоночных к зрительным пигментам ракообразных вызывала серьезные сомнения. Так, Рис.1 по последовательному обесцвечиванию рабдома озерной популяции M.relicta демонстрирует, что спектры темнового и обесцвеченного зрительных пигментов в значительной степени перекрываются, и т.о. форма спектра поглощения рабдома может быть сформирована, в той или иной степени, суммой спектров поглощения родопсина и метародопсина,.

Рис. 1. Спектры поглощения рабдома озерной популяции M.relicta при обесцвечивании: Темнота - Хмакс. 552нм, 1 мин -неполное обесцвечивание -А.макс. 530нм, 3-8мин - полное

обесцвечивание - А,макс. 495 нм.

350 450 550 650 750

НМ

В дополнение к этому известно, что в темноте родопсин частично загрязнен метародопсином температурного распада, а сам метародопсин ракообразных на свету частично фоторегенерирует в родопсин, в отличие от позвоночных, у которых родопсин необратимо обесцвечивается до бесцветного белка опсина и свободного ретиналя. В этих условиях шаблоны зрительных пигментов позвоночных, даже если они и правомерны, становятся технически непригодными для анализа спектра поглощения зрительного пигмента в

рабдомах ракообразных.

Нам удалось найти методический прием для удаления спектральной примеси метародопсина за пределы видимой области спектра с тем, что в спектрах рабдомов преимущественно присутствует спектр темпового зрительного пигмента. Отработка методики была проведена на дальневосточных пресноводных креветках Ь.то(1еяШя, ГЗесарос1а. В дальнейшем аналогичные данные были получены на рабдомах двух популяций креветок М.геНш, МуБ1с1а. Так, мы нашли, что при обесцвечивании рабдомов в присутствии гидроксиламина (50мМ, рН 6.3) в регистрируемых спектрах поглощения в видимой области отсутствует обычный спектр метародопсина с ^макс. около 495, однако появляется новый пик поглощения в ультрафиолетовой области 340-375. В соответствии с известными данными, это поглощение, скорее всего, определяется оксимами витаминов А. Данные таких экспериментов приведены на Рис.2А.

Рис.2. Спектры поглощения рабдомов озерной популяции М.геИс1а. А. 1- темповой спектр в Рингере (рН 7.5)

2- спектр поглощения рабдома при обесцвечивании светом 650нм в растворе Рингера (рН 7.5)

3-спектр поглощения рабдома при обесцвечивании светом 650нм в присутствии гидроксиламина (50мМ, рН 6.3).

Б. 1 - темновой спектр в Рингере (рН 7.5)

2 - темновой спектр в присутствии гидроксиламина (50мМ, рН 6.3) с характерным пиком поглощения в области 350-375 им.

Спектры поглощения темноадаптированпых рабдомоп, инкубированных в гидроксиламиновой среде, у всех исследованных видов животных имели хорошее совпадение по а-полосе с шаблонами спектров зрительных пигментов позвоночных. Так, спектры поглощения рабдомов креветок Ь.тос1ехШх (Оесарос1а) имели хорошее соответствие с шаблоном А1-зрительного пигмента позвоноч!1Ых Р530 нм. При этом, спектры поглощения обесцвеченных рабдомов, с преимущественным содержанием метародопсина М495, также по форме спектра соответствовали шаблону А1-зрительного пигмента. У креветок М.геИсШ (Му51с1а) спектры поглощения темноадаптированпых рабдомов озерной популяции были близки к шаблону спектра зрительного пигмента А2 Р556, но не к шаблону А1, а спектры поглощения рабдомов балтийской популяции - к шаблону А1 Р530, но не к А2 (Рис.3). В таких «гидроксиламиновых» спектрах присутствовал характерный дополнительный пик с ^макс. 367 нм, образованный производными метародопсина. С большой долей вероятности, можно было предполагать, что а-полоса этих спектров сформирована премущественно темновым зрительным белком. Поэтому мы использовали такие спектры в качестве шаблона для того, чтобы отобрать из наших многочисленных записей (среда без гидроксиламина) спектры поглощения рабдомов с минимальной примесью метародопсина. Пример такого отбора приведен на Рис.2Б, где наложены запись спектра поглощения темноадаптированного рабдома в водной среде и такая же запись в среде с гидроксиламином. Оба этих спектра совпадают по а-полосе. При этом р-полоса спектра, записанный в водной среде, имела нормальную форму. Поэтому, можно было предполагать, что эти спектры поглощения рабдомов, записанные в водной среде, отражают реальную форму спектров зрительных пигментов М.геИш. Как оказалось, спектры такой выборки хорошо соответствовали А1/А2-шаблонам Сюуагс1о\^кн е1 а1. (2000) по всему спектру, т.е. как по а- так и

по р-полосе поглощения. На Рис. 3 приведены образцы спектров поглощения рабдомов двух популяций М.геИс1а в сопоставлении с А1/А2 шаблонами зрительных пигментов позвоночных животных.

Рис.3. А - спектр поглощения рабдома балтийской популяции (Х532) близок к А1-шаблону зрительного пигмента (о), но не к А2-шаблону (о). Б - спектр поглощения рабдома озерной популяции (А.556) близок к А2-шаблону зрительного пигмента (□), но не к А1-шаблону (о).

В целом, результаты этого экспериментального раздела показали, что спектры зрительных пигментов исследованных видов ракообразных (озерная и балтийская популяции М.ге1Ша, Музк1а и Ь.тос1е$1ш, 1)есарос1а) имеют хорошее соответствие с математическими шаблонами спектров зрительных пигментов позвоночных. Согласно этим данным, можно предполагать, что у балтийской популяции креветок М.ге1Ша основным зрительным пигментом является А1-родопсии с максимумом поглощения 530нм ± 1,9 (а), а у озерной популяции - А2-порфиропсин с максимумом поглощения 556нм ± 2,5 (а). Разница в спектрах поглощения рабдомов балтийской и морской популяции составляет я 25 им. Эта разница достаточно характерна для разницы спектров поглощения между родопсинами и порфиропсинами.

Согласно полученным данным, зрительный пигмент рабдомов L.Modestus является Al-содержащим пигментом Р530.

Для некоторых ракообразных известны случаи, при которых в одних и тех же зрительных клетках может присутствовать смесь родопсина Al и порфиропсина А2, что приводит к формированию спектра поглощения рабдома с промежуточным положением максимума и формы спектра. Внимательный просмотр наших записей показал, что среди балтийской популяции креветок М.relicta встречаются особи с максимумом спектра поглощения рабдомов 540нм ± 2,7(а), т.е. промежуточным между основной популяцией балтийских (Ыакс. 530 нм) и озерных креветок (Хмакс. 556 им) (Рис.4). Это является косвенным свидетельством в пользу того, что в рабдомах M.relicta может содержаться смесь Al и А2 хромофоров, а разница в спектрах поглощения рабдомов балтийской и морской популяций определяется разницей в А1/А2 хромофорах.

Рис.4. Спектры поглощения темноадаптированных рабдомов М.геИс1а. левая кривая - балтийская популяция с >.макс. 530нм ± 1,9(о); средняя кривая - балтийская популяция с А,макс. 540нм ± 2,7(о); правая кривая - озерная популяция М.геИМа с Хмакс. 556нм ± 2,5(о).

3.2. Выявление разных форм зрительного пигмента в зрительных клетках М. relicta.

Исходя из предположения о том, что в рабдомах M.relicta может присутствовать смесь Al- и А2-пигментов, мы попытались более тщательно проанализировать зарегистрированные нами спектры поглощения рабдомов с помощью шаблонов зрительных пигментов. Как оказалось, наиболее точное приближение шаблонов к реальным записям спектров поглощения оказывается возможным при использовании смесей шаблонов Al Р530 и А2 Р560 с разными долевыми соотношениями (Рис.5).

Рис.5. Спектры поглощения темноадаптпрованных рабдомов М.геИсга (сплошные кривые) с наложением шаблонов зрительных пигментов (маркеры). Д-шаблон пнгмента А1Р530; о-шаблон пигмента А2 Р560; о-сумма шаблонов. А: Балтийская популяция >.макс. 530 нм: смесь шаблонов Р530/560 в соотношении 6:1

Б: Балтийская популяция >.макс. 540 нм: смесь шаблонов Р530/560 в соотношении 2:1

В: Озерная популяция /.макс. 555 нм: нм смесь шаблонов Р530/560 в соотношении 1:4

750

Как показано на рисунке, для основной популяции балтийских креветок оптимальный «фитинг» шаблонов к реальным спектрам поглощения осуществляется смесыо А1Р530/А2Р560 в соотношении 6:1, для балтийских креветок с Хмакс. 540 нм оптимальный «фитинг» осуществляется соотношением 2:1, для озерной популяции 1:4.

Эти теоретические расчеты в значительной мере удалось подкрепить экспериментально. Сопоставление спектров поглощения пигментов Р530 и Р560 показывает, что их смесь может быть разделена путем селективного обесцвечивания длинноволнового пигмента Р560 глубоким красным светом с Х650 нм. В проведенных нами экспериментах с селективным обесцвечиванием предположительного длинноволнового пигмента Р560 было найдено, что спектры поглощения рабдомов озерной популяции М.геИМа действительно сформированы смесью коротковолнового и длинноволнового зрительных пигментов. Так, на Рис.бА приведен образец такого эксперимента по селективному обесцвечиванию в среде с гидроксиламином. Как показано на рисунке, исходный темновой спекгр рабдома имел максимум поглощения при 556 нм. При освещении рабдома светом с длиной волны 650 нм этот спектр поглощения падал по оптической плотности до фотостационарного состояния и сдвигался в коротковолновую сторону до максимума около 530 нм. Среднестатистическое значение этого максимума равнялось 530 ± 1,8 нм. Спектр с Хмакс. около 530 нм, соответствующий первому фотостационарному состоянию, был резистентен к длинноволновому свету 650 нм, однако при освещении более коротковолновым светом 570 нм, наблюдалось полное обесцвечивание зрительного пигмента (Рис.бБ). Существенно, что согласно этим измерениям, соотношение оптических плотностей коротковолнового пигмента к длинноволновому пигменту составляет 1:4, что соответствует предыдущим данным теоретического разложения спектров поглощения рабдомов озерной популяции М.геНаа на составляющие с помощью

А1/А2 шаблонов зрительных пигментов позвоночных (Рис. 5В).

0,04

0,015

-0,01

-0,005

Рис. 6. Обесцвечивание одиночного рабдома озерной популяции М.геНаа в присутствии гидроксиламина (50мМ, рН 6.3).

А: 1 - спектр поглощения рабдома при темновой адаптации; 2 - спектры поглощения рабдома при последовательном обесцвечивании (640с; 790с;890с; 1040с; 1140с) светом 650нм; 3 - спектр поглощения рабдома после дополнительного обесцвечивания в течение 300с светом 570нм. Б: запись спектра поглощения рабдома до (кривая 2) и после (кривая 3) обесцвечивания светом 570 нм в увеличенном масштабе.

Проведенные эксперименты показали, что рабдомы зрительных клеток озерной популяции содержат смесь двух зрительных пигментов: длинноволнового с предположительным максимумом спектра поглощения около 560 нм и коротковолнового с максимумом поглощения около 530 нм. Аналогичные эксперименты были поставлены и на креветках балтийской популяции (А.макс. темноадаптированных рабдомов 530 нм). При этом обесцвечивающий свет с длиной волны 650 нм был практически неэффективен, но свет с длиной волны 570 нм полностью обесцвечивал рабдомы. Это означало, что в рабдомах креветок балтийской популяции присутствует преимущественно пигмент Р530, а длинноволновый пигмент если и присутствует, то в неразличимых количествах.

3.3.Определение локализации светофильтрующих экранирующих пигментов в глазах М.ге1Ша и характеристика их спектров поглощения.

Согласно данным литературы окрашенные светофильтругощие пигменты глаз ракообразных, оммохромьг и каротиноиды, играют важную роль в формировании спектральной чувствительности глаза (Шуколюков, Зак, Калишевич и соавт. 1980, Сгошп е! а1. 1988 -2002). Можно предполагать, что и в случае М.геИскг, они могут играть такую же роль, поскольку, как известно, спектральная чувствительность глаза этих креветок сдвинута в длинноволновую область по сравнению со спектрами поглощения их зрительных пигментов (1оке1а-Маайа й а1. 2005).

В данной главе приведены полученные нами данные о том, что основным светофильтрующим пигментом глаз М.ге1Ша является один из оммохромов -ксантомматин, осуществляющий селективное поглощение света в синей области спектра. В гистологических исследованиях мы установили, что такой пигмент расположен в глазах М.геШа двумя слоями (Рис. 7).

б"<яс«

Рис.7. Гистологические срезы тканей глаза М.геНоа. А - продольный срез: 1 - кристаллические конусы в окружении коричневого светофильтрующего пигмента, 2 - рабдомы в окружении коричневого светофильтрующего пигмента; Б - поперечный срез: 1 -коричневый светофильтрующий пигмент, 2 - кристаллические конусы.

Наружный слой светофильтрующего пигмента, расположен вокруг кристаллических конусов, так что свет, попадающий на нижележащие рабдомы, частично проходит через окрашенные промежутки между кристаллическими конусами. Такой же пигмент подстилает снизу рабдомы и частично внедрен в промежутки между ними.

Микроспектрофотометрия субклеточных гранул этого пигмента показала, что их спектр поглощения совпадает со спектром одного из оммохромов -ксантомматина (Рис.8). По характеру спектра поглощения и по локализации в глазу ксантомматин может рассматриваться как наиболее вероятный пигмент, формирующий длинноволновое положение спектральной чувствительности креветок М.relicta.

Рис.8. Спектр поглощения экранирующего пигмента,

окружающего кристаллические конусы и рабдомы (сплошная линия), в сопоставлении со стандартным спектром

ксантомматина (пунктирная линия).

В этой связи, на основании имеющихся у нас экспериментальных данных по зрительным и экранирующим пигментам М.геНсШ мы произвели теоретические расчеты возможного положения спектральной чувствительности глаз двух популяций и сопоставили их с известными данными (,1оке1а-Маа1а е1 а1. 2005) по реальной спектральной чувствительности глаз креветок М.геНЫа.

3.4. Математический расчет влияния светофильтрующих экранирующих пигментов на положение спектральной чувствительности глаз М.геНс/а .

В расчетах теоретической спектральной чувствительности были использованы приведенные выше данные по спектрам поглощения зрительных и экранирующих пигментов. На Рис.9 показаны положение этих спектров относительно друг друга для озерной популяции М.геИс1а.

¿1,0

¡0,8 -|

о

с 0,6

ЕЕ га

о иг* о

|о,2

О

0,0

455 им 556 им

„л'М

М/ \ Рис.9. Спектр поглощения

А Ч

/ V ____________________________

N "1

I ^ 1 экранирующего пигмента (слева)

р \ 11 спектР Рабдома (справа) глаз

р К. \ . . .

(у, (ц^и' ^ \ озерной популяции М.геИш.

_у^

400 500 600 700

нм

Путем подбора соотношения оптических плотностей зрительных и экранирующих пигментов нам удалось получить достаточно полное совпадение расчетных кривых спектральной чувствительности с известными реальными кривыми (.1оке1а-Маа1а е1 а1. 2005), измеренными электроретинографическим методом (Рис.10). При этом подобранные коэффициенты соотношения оптических плотностей экранирующего пигмента к плотности зрительного пигмента имели разумные величины и составляли 1,35 для озерной популяции и 1,5 для морской популяции, т.е. в пределах реальных экспериментальных величин микроспектрофотометрии.

Рис. 10.Сопоставление кривых реальной (•) и теоретически рассчитанной (□) спектральных чувствителыюстей M.relicta. А - балтийская популяция. Б - озерная популяция.

Наряду с оценкой светофильтрующей роли оммохромов в формировании спектральной чувствительности глаз M.relicta, мы также рассмотрели возможные эффекты самофильтрации самих зрительных пигментов. Эта оценка показала, что самофильтрация темповыми зрительными пигментами не в состоянии вызывать сдвиги спектральной чувствительности, а световая фильтрация через метародопсин не может играть заметной роли, так как его оптическая плотность во много раз ниже оптической плотности оммохромов.

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В целом совокупность данных, полученных в работе, свидетельствует о том, что длинноволновая настройка спектральной чувствительности креветок M.relicta к световой среде обитания определяется двумя спектральными формами зрительного пигмента, в сочетании с предварительным ослаблением синего света через слой экранирующего пигмента.

5. ВЫВОДЫ.

1) Показано, что спектры поглощения зрительных клеток M.relicta сформированы двумя зрительными пигментами, причем у озерной популяции креветок преобладает длинноволновый (предположительно А2) пигмент с максимумом около 560 нм, а у балтийской популяции креветок преобладает коротковолновый (предположительно Al) пигмент с максимумом около 530 нм.

2) С помощью специально разработанной методики, позволяющей удалять примесь метародопсина из зрительных клеток, показано, что спектры поглощения зрительных пигментов исследованных видов ракообразных М.relicta (Mysida) и L.modestus (Decapoda) имеют то же математическое описание, что и спектры поглощения зрительных пигментов позвоночных животных.

3) Показано, что в наружной зоне глаз креветок M.relicta содержится желто-коричневый светофильтрующий пигмент, соответствующий по спектру поглощения оммохрому ксантамматину, который в синей области спектра ослабляет свет, падающий на зрительные клетки.

4) Согласно проведенным математическим расчетам, кривые спектральной чувствительности глаз двух популяций M.relicta могут быть описаны сочетанием спектров поглощения их зрительных пигментов и спектров поглощения светофильтрующего пигмента.

6. СПИСОК НАУЧНЫХ ТРУДОВ. ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Зак П.П., Демчук Ю.В., Абу Хамидах А.Е., Трофимова H.H., Островский М. А. Идентификация хромофоров зрительных пигментов ракообразных при микроспектрофотометрических измерениях. Сенсорные системы, 2009, том 23, № 4, с. 318-324.

2. А.Е. Абу Хамидах, Ю.В. Демчук, П.П. Зак, М. Линдстром, М.А. Островский. Коротковолновая световая фильтрация в формировании спектральной чувствительности 2-х популяций креветок M.relicta (Mysida). Вестник Московского Университета. Биология. 2010. №2. с. 51-56.

3. П.П. Зак, И. Пальберг, М. Линдстром, В.И. Жевненко, Ю.В. Демчук, Н.Н. Трофимова, Г.Г. Гульбекян, К. Доннер, М.А. Островский. «Зрительные и экранирующие пигменты ракообразных: адаптации к световой среде обитания». Научные труды XX съезда физиологического общества, Москва, июнь 2007. с.

195.

4. Ю.В. Демчук, П.П. Зак. Микроспектрофотометрическое исследование фоторецепторных клеток ракообразных. Сб. трудов Международной конференции ИБХФ-РАН вузы, Москва, 8-10 ноября 2007. с. 294-295.

5. П.П. Зак, Ю.В. Демчук, А.Е. Абу Хамидах, Ю. Пальберг, М. Линдстром, М.А. Островский, К. Доннер. Методические подходы по определению природы хромофора зрительных пигментов при микроспектрофотометрии зрительных клеток Crustacea. Научные труды II съезда физиологов СНГ. Кишинэу, Молдова, 29-31 октября 2008. с. 315-316.

6. Ю.В. Демчук, А.Е. Абу Хамидах, П.П. Зак, М.А. Островский, М. Линдстром, К. Доннер. Роль коротковолновой фильтрации в формировании спектральной чувствительности двух популяций M.relicta. Сб. трудов Международной конференции ИБХФ-РАН вузы, Москва, 9-11 ноября 2009.с. 120-121.

7. Демчук Ю.В., Абу Хамидах А.Е., Зак П.П., Островский М.А. Исследование механизмов адаптации спектральной чувствительности креветок M.relicta к световой среде обитания. Научные труды XXI съезда Физиологического общества им. И.П.Павлова, Калуга, 19-25 сентября 2010. с. 181-182.

8. Ю.В. Демчук, П.П. Зак, М. Линдстром, М.А. Островский. Роль светоэкранирующих пигментов глаз ракообразных (Crustacea, Mysidacea, Decapoda) в формировании их спектральной чувствительности. Сб. трудов Международной конференции ИБХФ-РАН вузы, Москва, 8-10 ноября 2010. с.

196.

9. Демчук Ю.В., Зак П.П., Линдстром М., Доннер К., Островский М.А. Эволюционная адаптация зрения крилевых креветок М. rclicta к изменениям световой среды обитания. Сб. трудов XXV конференции Любшцевские чтения «Современные проблемы эволюции», Ульяновск, 5-7 апреля 2011. с. 35-36.

Подписано в печать 22 марта 2011 г.

Формат 60x90/16

Объём 1,25 п.л.

Тираж 100 экз.

Заказ №230311343

Оттиражировано на ризографе в ООО «УниверГТринт»

ИНН/КПП 7728572912X772801001

Адрес: г. Москва, улица Ивана Бабушкина, д. 19/1.

Тел. 740-76-47, 989-15-83.

http://www.univerprint.ru

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Демчук, Юлия Владимировна

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Морфология и оптика глаз ракообразных.

Типы фоторецепторов ракообразных.

1.2. Зрительные пигменты.

Хромофоры зрительных пигментов.

Спектры поглощения зрительных пигментов.

Использование математических шаблонов зрительных пигментов для идентификации хромофоров.

Фотохимия и фототрансдукция зрительных пигментов.

Эволюг\ия зрительных пигментов.

Локализация зрительного пигмента.

1.3. Экранирующие пигменты ракообразных.

Классификация и локализация экранирующих пигментов.

Контроль светового потока.

Экранирующие пигменты внутри омматидиев.

Физико-химические свойства экранирующих пигментов.

1.4. Виды световой фильтрации в глазах ракообразных.

Светоэкранирующие пигменты, разделяющие кристаллические конусы сложных аппозиционных глаз ракообразных.

Световая фильтрация на уровне сетчатки: латеральная фильтрация коротковолнового света; внутрирабдомная самофгтьтрация метародопсин/'родопсин.

Боковые фильтры.

Многослойные фоторецепторные, внутрирабдомные и другие виды последовательных фильтров.

1.5. Соответствие зрительных пигментов спектральным свойствам среды обитания.

Спектральная чувствительность в различной среде обитания: сравнение морской и пресной воды.

Спектральная чувствительность в различных средах обитания: сравнение пресной воды, береговой линии, и открытого океана.

Спектральная чувствительность в открытом океане и глубоководных морях.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Зрительные и экранирующие пигменты Crustacea в адаптации спектральной чувствительности к окружающей световой среде"

Класс Ракообразные (Crustacea) является одним из наиболее древних типов существующих животных. Их зрительная система прошла; длительный путь эволюции и хорошо приспособлена к окружающей* световой среде обитания. На клеточно-молекулярном, уровне, адаптация; глаз ракообразных построена на сочетании зрительных пигментов и светофильтрующих (экранирующих) пигментов; (Wald 1968, Goldsmith: 1978, Cronin et al; 1988 - 2009). Изучение механизмов зрительной; адаптации представляет большой; естественнонаучный интерес в сравнительно эволюционном плане. Ракообразные являются наиболее массовыми обитателями водоемов- и их роль в поддержании' экологического баланса трудно переоценить. Поэтому любые современные, исследования? в области биофизики и, молекулярной», физиологии; органов; чувств этих животных являются; актуальными: В этой? связи; креветки Балтийского региона Европы M.relicta вызывают повышенный, интерес у. современных исследователей; Эти массовые мелкие креветки в заметной степени определяют стабильность экосистемы водоемов Балтийского бассейна, сформировавшихся< всего лишь 9 ООО лет назад. При этом зрительная/ система M.relicta оказалась очень лабильной; способной подстраиваться под самые разные условия световой среды; Так, у озерных популяций; M.relicta, обитающих в длинноволновой; среде красновато-, коричневых торфянистых озер, спектральная: чувствительность глаза отнесена- в красную область спектра; а балтийская' популяция этих же креветок, проживающая в зеленоватой:воде, имеет максимум спектральной чувствительности в зелено-желтой области спектра- (Lindstrom and Nilsson 1988, Lindstrom 2000); Исследование механизмов таких подстроек спектральной чувствительности глаза у M.relicta>■ и является основной; темой настоящей- диссертации. Спектральная чувствительность любой*. зрительной системы определяется в первую очередь спектральными характеристиками зрительных пигментов. Первоосновой поглощения света зрительными пигментами являются хромофоры: витамин AI (ретиналь) и А2 (дегидроретиналь). На основе этих хромофоров в живой природе существует широкий набор* зрительных пигментов со спектрами1 поглощения от ультрафиолетовой до дальней красной- областей спектра. Положение спектра поглощения конкретного зрительного пигмента формируется аминокислотным окружением хромофора со стороны видоспецифичного белка,опсина. Коротковолновые зрительные пигменты, т.н. родопсины, основаны на витамине AI, который сам по себе имеет коротковолновый максимум спектра поглощения» - 365 нм. Длинноволновые зрительные пигменты (порфиропсипы) используют в качестве хромофора витамин-А2* с максимумом спектра поглощения около 385 нм. При этом у многих водных животных (амфибии; ракообразные) существуют обратимые замены А1/А2- хромофоров, сопровождающиеся изменениями их спектральной г чувствительности, (Suzuki et al. 1984, Zeiger and Goldsmith 1989). У позвоночных животных видимые спектры поглощения темноадаптированных фоторецепторов, сформированы преимущественно родопсином, таю как спектры поглощения продуктов его обесцвечивания (белок и свободный ретиналь) сдвинуты в ультрафиолетовую область спектра. При микроспектрофотометрических исследованиях спектров поглощения фоторецепторов позвоночных j животных успешно используются математические шаблоны зрительных пигментов AI и А2 (Govardovskii et al. 2000, Stavenga 2010), которые позволяют по форме спектра определить какой, именно из витаминов- А является хромофором данного зрительного пигмента. В* случае ракообразных, прямое применение этих шаблонов оказывается невозможным по техническим причинам. Так, у ракообразных обесцвечивание зрительного пигмента родопсина заканчивается на стадии метародопсина (Hamdorf 1979). Спектр поглощения метародопсина находится в видимой области и при измерениях суммируется со спектром темнового пигмента. В существующей литературе приведены многочисленные попытки применения А1/А2 шаблонов к микроспектрофотометрическим спектрам рабдомов ракообразных путем совмещения шаблона с длинноволновым плечом спектра поглощения. Результаты такого анализа имеют исключительно интерпретационный характер, но не доказательны. При этом вопрос о применимости шаблонов зрительных пигментов позвоночных к зрительным пигментам ракообразных до сих пор остается открытым. В дополнение к возможностям зрительных пигментов в спектральной настройке могут участвовать окрашенные структуры глаза (Lythgoe 1972). Чаще всего такими окрашенными структурами являются оксикаротиноиды или же ряд продуктов окисления триптофана - оммохромы. Эти светофильтрующие вещества имеют преимущественное поглощение света в синей области, и суммарная спектральная чувствительность, обусловленная спектрами поглощения зрительных и экранирующих пигментов, может иметь более длинноволновое положение, чем собственно спектры поглощения самих зрительных пигментов. У ракообразных наиболее значимым светоэкранирующим пигментом является продукт окисления триптофана -ксантомматин, поглощающий свет синего диапазона (Denys 1982, Cronin and Marshall 1989, Frank et al. 2009).

В целом, настоящая диссертационная работа направлена на выявление механизмов, формирующих различия в спектральной чувствительности креветок M.relicta, обитающих при разных спектральных условиях освещения.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение Диссертация по теме "Биофизика", Демчук, Юлия Владимировна

5. ВЫВОДЫ.

1. Показано, что в спектрах поглощения зрительных клеток М.ге1Ша присутствуют спектры 2-х зрительных пигментов, вероятнее всего родопсина А1 и порфиропсина А2, причем у озерной популяции креветок преобладает длинноволновый пигмент с максимумом около 560 нм и у балтийской популяции коротковолновый пигмент с максимумом около 530 нм.

2. С помощью специально разработанной методики, позволяющей очищать зрительные клетки от примеси метародопсина, показано, что спектры зрительных пигментов ракообразных М.ге1Ша (Мг81с1а) и Ь.тойеъШз (Бесароёа) могут быть в полной мере описаны тем же математическим аппаратом, что и спектры зрительных пигментов позвоночных животных.

3. Установлено, что в глазах креветок М.ге1Ша свет, попадающий на фоторецепторные клетки, предварительно ослабляется в синей области спектра желто-коричневым пигментом (предположительно оммохромом-ксантомматином А.макс.450 нм).

4. Согласно проведенным математическим расчетам, длинноволновое положение спектральной чувствительности глаз М.ге1Ша по отношению к спектрам их зрительных пигментов основано на предварительной фильтрации света через светофильтрующий пигмент.

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В работе впервые показано, что зрительные клетки креветок M.relicta могут содержать смесь двух спектральных форм зрительного пигмента. Форма спектров поглощения зрительных пигментов ракообразных может быть описана тем же математическим аппаратом (шаблоны А1- и А2-зрительных пиментов), что и спектры поглощения позвоночных животных в полосе длин волн от 350 до 900 нм. Показано, что длинноволновое положение спектральной чувствительности глаз креветок M.relicta определяется светофильтрующим пигментом с коротковолновым ослаблением света. Приспособительные отличия зрительных пигментов креветок M.relicta к разным видам световой среды обитания основаны на смеси 2-х форм зрительного пигмента с разными процентными соотношениями.

В целом совокупность данных, полученных в проведенной работе, свидетельствует о том, что длинноволновая настройка спектральной чувствительности креветок M.relicta к световой среде обитания сформирована на 2-х спектральных формах зрительного пигмента, в сочетании с предварительной коротковолновой фильтрацией света через слой экранирующего пигмента.

При проведении исследования были усовершенствованы методы идентификации зрительных пигментов ракообразных при микроспектрофотометрических измерениях зрительных клеток. Разработанные методики используются в исследовательской практике Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН и Департамента биологии окружающей среды Биоцентра Хельсинского Университета.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Демчук, Юлия Владимировна, Москва

1. Бритиш Г. 1986. Биохимия природных пигментов, М.: Мир.

2. Говардовский В. И., Зуева JL В. Скоростной микроспектрофотометр для исследования фотолиза зрительных пигментов in situ // Сенсорные системы 2000. № 14. С. 288-296.

3. Зак П.П., Демчук Ю.В., Абу Хамидах А.Е., Трофимова Н.Н., Островский М.А. Идентификация хромофоров зрительных пигментов ракообразных при микроспектрофотометрических измерениях. 2009 // Сенсорные системы, том 23, к 4, с. 311-317.

4. Шуколюков С.А., Федорович И.Б., Зак П.П., Каламкаров Г.Р., Калишевич О.О., Островский М.А., Федоров А.И. Спектральная чувствительность и зрительные пигменты краба Hemigrapsus sanguineus. 1980. // Биофизика. 25: 510-514.

5. Arikawa К. and Stavenga D.G. Random array of colour filters in the eyes of butterflies. 1997 // J Exp Biol 200: 2501-2506.

6. Audzijonyte A., Pahlberg J., Vainola R., Lindstrom M., 2005. Spectral sensitivity differences in two sibling Mysis species (Crustacea, Mysida): adaptation or phylogenetic constraints? J. Exp. Mar. Biol. Ecol. V. 325, 228-239.

7. Beaudet L. and Hawryshyn D.W. Ecological aspects of vertebrate visual ontogeny. 1999 // Adaptive mechanisms in the ecology of vision. Dordrecht: Kluwer Academic, pp. 413-437.

8. Bhosale P., Serban В., Zhao D.Y., Bernstein P.S. Identification and metabolic transformations of carotenoids in ocular tissues of the Japanese quail Coturnix japonica. 2007 // Biochemistry. 7; 46 (31): 9050-7.

9. Bowmaker J.K., Govardovskii V.I., Zueva L.V., Hunt D.M., Sideleva V. Visual pigments and the photic environment: the Cottoid fish of Lake Baikal. 1994. // Vision Res. 34: 591-605.

10. Bridges C.D.B. Spectroscopic properties of porphyropsin. 1967 // Vision Res. 7:349.

11. Briscoe A.D. Functional Diversification of Lepidopteran Opsins Following

12. Gene Duplication. 2001 // Molecular Biology and Evolution 18:2270-2279.

13. Bridges, C. D. B. The rhodopsin-porphyropsin visual system.// In Handbook of General Physiology / Ed. H. J. A. Dartnall. Berlin, New-York: Springer, 1972, V. VII/1. P. 417-480).

14. Cheroske A.G., Cronin T.W., Caldwell R.L. Adaptive color vision in Pullosquilla litoralis (Stomatopoda, Lysiosquilloidea) associated with spectral and intensity changes in light environment. 2002. // The Journal of Experimental Biology 206, 373-379.

15. Cronin T.W. 1985. The visual pigment of stomatopod crustacean, Sguilla empusa. J. Comp. Physiology. A. V. 156. P. 679-687.

16. Cronin T.W. 1994. Polychromatic vision in mantis shrimps. Sensornie Systemy V. 8. P. 95-106

17. Cronin T.W., Caldwell R.L. Tuning of photoreceptor function in three mantis shrimp species that inhabit a range of depths. II. Filter pigments. 2002 // J. Comp. Physiol. A 188. P. 187-197.

18. Cronin T.W., Forward R.B. Jr. 1988. The visual pigment of crabs, I. Spectral characterictics. J. Comp. Physiology A. V. 163. P. 463-478.

19. Cronin T.W., Frank T.M. 1996. A short-wavelength photoreceptor class in a deep-sea shrimp. Proc. R. Soc. Lond. B 263. P. 861-865.

20. Cronin T.W., Hariyama T. Spectral sensitivity in crustacean eyes. 2002 // The Crustacean Nervous System (ed. K. Wiese), pp. 499-511. Berlin: Springer.

21. Cronin T.W., Jinks R.N. Ontogeny of vision in marine crustaceans. 2002 // Am. Zool.41: 1098-1107.

22. Cronin, T. W., King C. A. 1989. Spectral sensitivity of vision in the mantis shrimp, Gonodactylus oerstedii, determined using non-invasive optical techniques. Biological Bulletin 176. P. 308-316.22.

23. Cronin T.W., Marshall N.J. Multiple spectral classes of photoreceptors in the retinas of gonodactyloid stomatopod crustaceans. 1989a. // J. Comp. Physiol. A 166,261 -275.

24. Cronin T.W., Marshall N.J. A retina with at least ten spectral types of photoreceptors in a mantis shrimp. 1989b.//Nature 339,137 -140.

25. Cronin T.W., Marshall N.J., Caldwell R.L. The intrarhabdomal filters in the retinas of mantis shrimps. 1994a. // Vision Res. 34. P. 279 -291.

26. Cronin T.W., Marshall N.J., Caldwell R.L. The retinas of mantis shrimps from low-light environments (Crustacea; Stomatopoda; Gonodactylidae). 1994b. // J. Comp. Physiol. A 174. P. 607-619.

27. Cronin T.W., Marshall N.J., Caldwell R.L. Photoreceptor spectral diversity in the retinas of squilloid and lysiosquilloid stomatopod crustaceans. 1993. // J. Comp. Physiol. A 172. P. 339-350.

28. Cronin, T.W., Marshall N.J., Caldwell R.L. 1996. Visual pigment diversity in two genera of mantis shrimps implies rapid evolution (Crustacea: Stomatopoda). J. Comp. Physiol. A, 179. P. 371-384.

29. Cronin T.W., Marshall N.J., Caldwell R.L. Spectral tuning and the visual ecology of mantis shrimps. 2000. // Phil. Trans. R. Soc. Lond. B 355. P. 1263 -1267.

30. Cronin T.W., Marshall N.J., Caldwell R.L., Shashar N. Specialization of retinal function in the compound eyes of mantis shrimps. 1994c. // Vision Res. 34. P. 2639 -2656.

31. Cronin T.W., Marshall N.J., Land M.F. 1994. Vision in mantis shrimps. Am. Sci. 82. P. 356-365.

32. Cronin T.W., Marshall N. J., Quinn C. A., King C. A. 1994. Ultraviolet photoreception in mantis shrimp. Vision Research 34. P. 1443-1452.

33. Cronin, T. W, Nair J. N., Doyle R. D., Caldwell R. L. 1988. Ocular tracking of rapidly moving visual targets by stomatopod crustaceans. J. Exp. Biol. V.138. P. 155-79.

34. Dartnall H.J.A. The interpretation of spectral sensitivity curves. 1953. // British Medical Bulletin. 9, 24-30.

35. Denys C.J. 1982. Ommochrome pigments in the eyes of Euphausia superba (Crustacea, Euphausiacea). Polar Biology. №1. C.69-76.

36. Ebrey T.G. and Honig B. New wavelength dependent visual pigment nomograms. // Vision Res. 1977. V17. P. 147-151.

37. Gartner W. Invertebrate visual pigments. 2000 // eds. Handbook of biological physics. Elsevier, Amsterdam. Pp. 298-387 (Stavenga D.G., DeGrip W.J., and Pugh E.N. Jr.).

38. Goldsmith T.H. The effects of screening pigments on spectral sensitivity of some crustacea with scotopic eyes. 1978. //Vision Research. 18: 475-482.

39. Govardovskii V.I., Fyhrquist N., Reuter T., Kuzmin D.G., Donner, K. In search of the visual pigment template // Vis Neurosci. 2000. V17. P. 509-528.

40. Hagins, F. M. Purification and Partial Characterization of the Protein Component of Squid Rhodopsin // The Journal Of Biological Chemistry. 1973. V248, N.9. P. 3238-3304.

41. Hamdorf K. and Hoglund G. Light induced retinal screening pigment migration independent of visual cell activity. 1981 // Journal of Comparative Physiology. 143: 305-309.

42. Harling C. Reexamination of eye design in the classification of stomatopod crustaceans. 2000. // J. Crust. Biol. 20,172 -185.

43. Hope A., Partridge J.C., Dulai K.S. and Hunt D.M. Mechanisms ofwavelength tuning in the rodopsins of deep-sea fishes. 1997.1I Proc. R. Soc. Lond. B 264,155 -163.

44. Horridge G.A. and Henderson I. The Ommatidium of the Lacewing Chrysopa

45. Neuroptera). 1976. // Proceedings of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences, Vol. 192, No. 1108 (Feb. 17, 1976), pp. 259-271.

46. Horridge G.A. and McLean M. The Dorsal Eye of the May fly Atalophlebia (Ephemeroptera). 1978. // Proceedings of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences, Vol. 200, No. 1139, pp. 137-150.

47. Hunt D.M., Fitzgibbon J., Slobodyanyuk S., Bowmaker J.K. Spectral tuning and molecular evolution of rod visual pigments in the species of Cottoid fish in Lake Baikal. 1996. // Vision Res 36: 1217-1224.

48. Jordao J.M., Cronin T.W., Oliveira R.F. 2007. Spectral sensitivity of for species of fidller crabs (Uca pugnax, Uca pugilator, Uca vomeris, Uca tangery). Journal of Experimental Biology. V. 210. P. 447-453.

49. Jerlov N.G. Marine Optics. 1976. // Elsevier, Amsterdam Jinks R.N., Markley T.L., Taylor E.E., Perovicg G., Dittel A.I., Epifanio C.E., Cronin T.W. Adaptive visual metamorphosis in a deep-sea hydrothermal vent crab. 2002. // Nature. 420: 68-70.

50. Kayser H. Pigments. 1985. // Comprehensive Insect Physiology, Biochemistryand Pharmacology. Vol.10, Biochemistry, Pergamon Press, Toronto, ON, Canada, 367-415.

51. Kennedy D. and Bruno M.S. The spectral sensitivity of crayfish and lobster vision. 1961. // Journal of General Physiology. 44: 1089-1102.

52. Kroger R.H.H., Braun S.C. and Wagner H.-J. Rearing in different photic andchromatic environments modifies spectral responses of cone horizontal cells in adult fish retina. 2001. // Vis. Neurosci. 18: 857-864.

53. Lall A.B., Cronin T.W. 1987. Spectral sensitivity of the compound eyes in the purple land crab Gecarnicinus lateralis (Freminville). Biol.Bull. V. 173. P. 398-406.

54. Lamb T.D. Photoreceptor spectral sensitivities: common shape in the long-wavelength region. 1995. Vision Res 35:3083-3091.

55. Langer H. Properties and functions of screening pigments in insect eyes. 1975 // Photoreceptor Optics, pp. 429-455. Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag.

56. Lindstrom M. Eye function of Mysidacea (Crustacea) in the northern Baltic Sea. 2000. // J. Exp. mar. Biol. Ecol. 246: 85-101.

57. Lindstrom M. and Nilsson H.L. Eye function of Mysis relicta Loven (Crustacea) from two photic environments. Spectral sensitivity and light tolerance. 1988. // J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 120: 23-37.

58. Lipetz L.E., Cronin T.W. Application of an invariant spectral form to the visual pigments of crustaceans-Implications regarding the binding of the chromophore. 1988. Vision Res 28:1083-1093.

59. Loew E.R. and Govardovskii V.I. Photoreceptors and visual pigments in the red-eared turtle, Trachenys scripta elegans // Vis Neurosci. 2001. VI8. P. 753-757.

60. Loew E.R. Light and photoreceptor degeneration in the Norway lobster Nephropod norvegicus. 1976. //Proc. R. Soc. B. Lond. B. 193: 31-44.

61. Lythgoe J.N. The adaptation of visual pigments to the photic environment. 1972. // Handbook of Sensory Physiology. 1972. Vol. VII/1: 566-603.

62. Lythgoe J.N. Light and vision in the aquatic environment. 1988 // Sensory

63. Biology of aquatic Animals. Springer, Berlin, Heidelberg, New York, pp 57-82.

64. Lythgoe J.N. The Ecology of Vision. 1990. // Oxford: Clarendon Press.

65. MacNichol E.F. A unifying presentation of photopigment spectra. 1986 // Vision Research. 26, 1543-1556.

66. MacNichol E.F., Jones G.J., Cornwall M.C., Mansfield R.J.W. On the relation between the spectral absorbance functions of visual pigments. 1987. // Biophysical Journal. 51,267a.

67. Mansfield R.J.W., Levine J.S., Lipetz L.E., Oleszko-Szuts S.S. and MacNichol E.F. Vertebrate visual pigments: Canonical form of the absorbance spectra x-band. 1986. // Investigative Ophthalmology and Visual Science. 27, 193.

68. Marshall N.J. A unique colour and polarization vision system in mantis shrimps. 1988. //Nature 333: 557-560.

69. Marshall N.J., Jones J.P., Cronin T.W. 1996. Behavioural evidence for colour vision in stomatopod crustaceans. J. Comp. Physiol. A 179. P. 473-481.

70. Marshall N.J., Land M.F., Cronin T.W. The 'six-eyed' stomatopod. 1994 // Endeavour 18: 17-26.

71. Marshall N.J., Oberwinkler J. The colourful world of the mantis shrimp. 1999 // Nature 401: 873 -874.

72. Matsui S., Seidou M., Uchiyama I., Sekiya N., Hiraki K., Yoshihara K., Kito Y. 4-Hydroxyretinal, a new visual pigment chromophore found in the bioluminescent squid, Watasenia scintillans. 1988 // Biochim Biophys Acta. 966(3). P. 370-374.

73. McFarland W.N., Munz F.W. The evolution of photopic visual pigments in fishes. 1975.//Ibid. 15:1071-1080.

74. Meyer-Rochow V.B., Tiang K.M. The effect of light and temperature on the structural organization of the eye of the Antarctic amphipod Orchomene plebs. 1979. Proc. R. Soc. B. Lond. B. 206: 353-368.

75. Nillson H.L. and Lindstrom M. Retinal damage and sensitivity loss of a light-sensitive crustacean compound eye (Cirolana borealis): electron microscopy and electrophysiology. 1983 // J. Exp. Biol. 107:277-292.

76. Olivio R.F., Chrismer K.L. Spectral sensitivity of screening pigment migration in retinula cells of the crayfish Procambarus. 1980//Vision Research. 20: 385-389.

77. Osorio D., Marshall N.J., Cronin T.W. Stomatopod photoreceptor spectral tuning as an adaptation for colour constancy in water. 1997 // Vision Res. 37: 3299-3309.

78. Partridge J.C., De Grip W.J. A new template for rhodopsin (vitamin A1 based) visual pigments. 1991 // Vision Res. 31(4): 619-630.

79. Seki T., Vogt K. Evolutionary aspects of the diversity of visual pigment chromophores in the class Insecta. 1998 // Comp Biochem Physiol B. 119: 53-64.

80. Shand J., Hart N.S., Thomas N, Partridge J.C. Developmental changes in the cone visual pigments of black bream Acanthopagrus butcheri. 2002. // Journal of Experimenal Biology. 199: 441-450.

81. Shand J., Archer M.A. and Collin S.P. Ontogenetic changes in the retinal photoreceptor mosaic in a fish, the black bream, Acanthopagrus butcheri. 1999 // J. Comp. Neurol. 412: 203-217.

82. Shaw S.R., Stowe S. Photoreception. 1982 // The Biology of Crustacea Vol III. Academic Press, New York. pp. 292-363.

83. Stavenga D.G., Zantema A. And Kuiper J.W. Rhodopsin processes and the function of the pupil mechanism in ies. 1973. // Biochemistry and Physiology of Visual Pigments. Springer-Verlag, Berlin . 175-180.

84. Stavenga D.G., Smiths R.P., Hoenders B.J. Simple exponential functions describing the absorbance bands of visual pigment spectra. 1993. // Vision research 33(8): 1011-7.

85. Stavenga D.G., Schwemer J. Visual pigments of invertebrates. 1984 // Photoreception and vision of invertebrates (ed. Ali,M.A.). Plenum, New York, pp. 11-61.

86. Stavenga D.G. Colour in the eyes of insects. 2002 // Journal of comparative physiology. A, Neuroethology, sensory, neural, and behavioral physiology 2002; 188(5): 337-48.

87. Stavenga D.G. On visual pigment templates and the spectral shape of invertebrate rhodopsins and metarhodopsins. 2010 // Journal of comparative physiology A, 196: 869-878.

88. Stowe S. Spectral sensitivity and retinal pigment movement in the crab Leptograpsus variegatus (Fabricius). 1980 // Journal of Experimental Biology. 87: 73-98.

89. Suzuki T., Arikawa K. and Eguchi E. The effects of light and temperature on the rhodopsin-porphyropsin visual system of the crayfish, Procambarus clarkii. 1985.//Zool. Sci. 2: 455-46.

90. Suzuki T., Makino-Tasaka M., Eguchi E. 3-Dehydroretinal (vitamin A2 aldehyde) in crayfish eye. 1984 // Vision Res. 24(8):783-7.

91. Tsin A.T.C. and Beatty D.D. Visual pigments changes in rainbow trout in response to temperature. 1997. // Science 195: 1358-1359.

92. Wagner H.J. and Kroger R.H.H. Effects of long-term spectral deprivation on the morphological organization of the outer retina of the blue acara (Aequidens pulcher). 2000 // Phil. Trans. R. Soc. Lond. B 355: 1249-1252.

93. Warrant E.J., Nilsson D-E. Invertebrate vision. 2006 // Cambridge University Press, p. 547.

94. Warrant E.J. and Mclntyre P.D. The visual ecology of pupillary action in superposition eyes. 1996 // J. Comp. Physiol. A 178: 75-90.

95. Whitehill E.A.G. Visual adaptations of ontogenetically migrating deepsea crustaceans. MS thesis. 2007. // Florida Atlantic University, Boca Raton, U.S.A.

96. Yokoyama S., Tada T. Adaptive evolution of the African and Indonesian Coelacanths to deep-sea environments. 2000 //Gene 261: 35-42.

97. Yokoyama S., Yokoyama R. Comparative molecular biology of visual pigments. 2000 // Handbook of Biological Physics, Vol. 3, Molecular Mechanisms in Visual Transduction, pp. 257-296. (D.G. Stavenga, W.J. deGrip, E.N. Pugh, Jr., Eds.)

98. Zak P. P. Ostrovsky M. A., Bowmaker J. K. Ionochromic properties of long-wave-sensitive cones in the goldfish retina: an electrophysiological and microspectrophotometric study // Vision Research .2001. V41. P. 1755-1763.