Mihajlova_astianaks - Московский государственный

ОЦЕНКА ВКУСОВОЙ ПРИВЛЕКАТЕЛЬНОСТИ
ИСКУССТВЕННЫХ И НАТУРАЛЬНЫХ СТИМУЛОВ И
ПИЩЕВОГО ПОВЕДЕНИЯ
АСТИАНАКСА ASTYANAX FASCIATUS
Е.С. Михайлова, М.И. Виноградская, А.О. Касумян
Московский Государственный Университет им. М.В.Ломоносова,
Москва, Россия, elena_mikhailova@mail.ru
Вкусовая система рыб обладает большой структурной и
функциональной пластичностью, способностью к компенсаторному
развитию у особей после искусственно вызванной хронической
сенсорной депривации. Однако каких-либо изменений в проявлении
вкусовых ответов, опосредуемых внутриротовой вкусовой рецепцией, у
сенсорно депривированных рыб не выявлено (Касумян, Сидоров, 2012).
Возможно, что для возникновения таких изменений требуется время,
соизмеримое с длительностью жизни не отдельных особей, а многих
поколений. В связи с этим объектом нашего исследования была выбрана
слепая форма пресноводной пещерной рыбы астианакса Astyanax
fasciatus, у которой в результате эволюционного регресса, вызванного
существованием в пещерах на протяжении более 500000 лет, в раннем
онтогенезе происходит редукция глаз и полная потеря зрения.
Опыты проведены на 14 половозрелых особях слепой формы
астианакса (L = 5.9 см, 4.8 г). Во время эксперимента рыбы содержались
поодиночке в небольших аквариумах (5л) при температуре 25˚С. В
каждом эксперименте фиксировали продолжительность поиска рыбой
гранулы, удержания гранулы после первого схватывания и в течение
всего опыта, определяли число схватываний гранулы и потребление.
Вкусовыми стимулами были сахароза, CaCl2, NaCl, лимонная кислота
(0.1М), 21 свободная аминокислота (Рис 1), 18 органических кислот
(0.1М) (Рис 2), а также водные экстракты различных гидробионтов (Рис
3). Тестируемые вещества, вместе с красителем (Ponceau 4R, 5 мкМ)
вносились в агар-агаровый (2%) гель. Выполнено 3187 опытов.
До внесения гранулы рыбы спокойно плавают, перемещаясь по всему
аквариуму, часто двигаются вдоль стенок, задерживаясь около
распылителя воздуха и обогревателя. Траектории движения обычно
эллипсовидные и ∞-образные. После попадания гранулы в аквариум,
поведение рыбы в течение некоторого времени сохраняется. И только
через 15-20 с происходит обнаружение гранулы: рыба уходит с
привычной траектории, прямолинейно направляется в зону падения
гранулы, опускается ко дну. Дальнейшее поведение обычно протекает по
одному из двух сценариев и зависит от индивидуальных особенностей
каждой особи. Одни рыбы (≈85%) наклонялись под углом 55º ко дну и
начинали «простукивать» (делать выпады, открывая при этом рот)
выбранную зону дна. Двигаются рыбы по круговым и эллипсовидным
траекториям небольшого диаметра (до 5 см) или зигзагами. Другие особи
(≈15%) дно не «простукивали», а двигались по дну по все
уменьшающимся
круговым
траекториям
иногда
совершая
прямолинейные выпады в сторону. Период поиска наиболее
привлекательных по вкусу гранул был короче, чем контрольных, но
отличие недостоверно. Натыкаясь на гранулу, и те, и другие рыбы
схватывали ее целиком.
Рисунок 1. Вкусовая привлекательность свободных аминокислот для
астианакса Astyanax fasciatus
1 – глутамин (0.1М), 2 – аланин (0.1М), 3 - цистеин (0.1М), 4 – пролин (0.1М),
5 – метионин (0.1М), 6 – валин (0.1М), 7 – глицин (0.1М), 8 - аспарагин (0.1М),
9 - глутаминовая кислота (0.01М), 10 – аспарагиновая кислота (0.01М),
11 – норвалин (0.1М), 12 – треонин (0.1М), 13 – аргинин (0.1М), 14 – лизин
(0.1М), 15 – серин (0.1М), 16 – гистидин (0.1М), 17 - лейцин (0.01М), 18 - тирозин
(0.001М), 19 - фенилаланин (0.1М), 20 - триптофан(0.01М), 21 - изолейцин
(0.01М), 22 - контроль. *, **, *** - достоверность отличия от контроля р < 0.05,
р < 0.01, р < 0.001.
Среди классических вкусовых веществ, только лимонная кислота
повышала потребление гранул – почти в 3 раза относительно контроля
(70.8% и 24.0%). Гранулы с лимонной кислотой схватывались рыбами
большее число раз и дольше удерживались во рту. Среди аминокислот 10
были привлекательными по вкусу, 8 индифферентными и 3
детеррентными (Рис 1).
Гранулы с аминокислотами (исключение валин) рыбы достоверно
реже, чем контрольные схватывали повторно. Наиболее часто
потребление или окончательный отказ от гранулы происходил после
первого схватывания. Гранулы с привлекательными аминокислотами
достоверно дольше удерживались рыбами, с детеррентными
аминокислотами – меньшее время, однако относительно контроля это
отличие не всегда было достоверным. Значимо отличалось удержание
гранул с триптофаном после первого схватывания, и гранул с
триптофаном и изолейцином в течение всего опыта.
Рисунок 2. Вкусовая привлекательность органических кислот для
астианакса Astyanax fasciatus
1 - малеиновая, 2 - малоновая, 3 - аскорбиновая, 4 - гликолевая, 5 - αкетоглутаровая, 6 - яблочная, 7 - адипиновая, 8 - лимонная, 9 - щавелевая,
10 - винная, 11 - капроновая, 12 – янтарная, 13 – пропионовая, 14 - муравьиная,
15 - борная, 16 - уксусная, 17 – масляная, 18 – валерьяновая, 19 – крнтроль.
*, **, *** - см Рис 1.
Большинство органических кислот (13) обладает привлекательным
вкусом для астианакса, 5 кислот имеют индифферентный вкус.
Детеррентные органические кислоты не обнаружены (Рис 2). Гранулы с
органическими кислотами рыбы подвергали более длительному
тестированию, чем контрольные, как после первого схватывания, так и в
течение всего опыта. Число повторных схватываний гранул
органическими кислотами было таким же, что и контрольных.
с
Рисунок 3. Вкусовая привлекательность экстрактов гидробионтов для
астианакса Astyanax fasciatus
1 - коретра Chaoborus sp., 2 - каланида Hemidiaptomus sp., 3 - артемия Artemia
salina, 4 - дафния Daphnia magna, 5 - трубочник Tubifex sp., 6 - личинки
хирономид Chironomidae - 175г/л, 7 - морская звезда Fromia milleporella,
8 – голотурия Holothuria atra, 9 – голотурия Pseudocolochirus violaceus, 10 - серая
жаба Bufo bufo (кожа) – лиофилизат, 10г/л, 11 – контроль. **, *** - см Рис 1.
Все водные экстракты гидробионтов, являющихся потенциальными
пищевыми объектами для различных видов рыб, обладали
высокопривлекательными свойствами для астианакса и повышали
потребление гранул в 8–10 раз относительно контроля (Рис 3). Следует
отметить, что гранулы с этими экстрактами потреблялись лучше, чем
гранулы с наиболее привлекательной для астианакса аминокислотой –
глутамином (76.7%). Экстракт морской звезды Fromia milleporella также
обладал привлекательным вкусом. Экстракты обоих видов голотурий
(Holothuria atra и Pseudocolochirus violaceus) и экстракт серой жабы Bufo
bufo, обладающие для многих видов рыб сильным детеррентным
действием (Мантейфель, Решетников, 2001; Касумян, Тинькова, 2014),
имеют индифферентный вкус для астианакса. Однако экстракт кожи
жабы был единственным стимулом в этой серии опытов, который
приводил к снижению потребления гранул относительно контроля, хотя и
недостоверному. При сравнении потребления гранул с экстрактом кожи
жабы и с экстрактами голотурий обнаруживаются достоверные отличия
(Holothuria atra, р < 0.001 и Pseudocolochirus violaceus, р < 0.01). В наших
опытах из 55 предъявлений рыбам гранул с экстрактом кожи серой жабы
отмечен лишь один случай потребления, который скорее всего был
случайным. Поэтому мы предполагаем, что данный экстракт все же
обладает детеррентными свойствами и для астианакса.
Широкий спектр привлекательных по своим свойствам стимулов из
разных групп используемых веществ по-видимому может быть объяснен
обитанием рыб в олиготрофных пещерах, где количество кормовых
объектов имеет сезонный характер, а также связано с тем, что астианакс
обладает очень хорошим аппетитом и потребляет даже незнакомый корм,
который отвергается другими харациновыми рыбами (Hubbs, Innes,
1936).
Работа осуществлена при поддержке Российского
фундаментальных исследований (проект 13–04–00711).
фонда
Литература
Касумян А.О., Сидоров С.С. 2012. Влияние длительной аносмии,
совмещенной
с
зрительной
депривацией,
на
вкусовую
чувствительность и пищевое поведение радужной форели
Oncorhynchus mykiss // Вопр. ихтиологии. Т. 52. № 1. С. 116–126.
Касумян А.О., Тинькова Т.В. 2014. Распространение детеррентности как
способа химической защиты у гидробионтов коралловых рифов
Вьетнама // ДАН. Т. 454. №2. С. 237–240.
Мантейфель Ю.Б., Решетников А.Н. 2001. Избирательность потребления
хищниками головастиков трех видов бесхвостых амфибий // Журн.
общ. биологии. Т. 62. № 2. С. 150–156.
Hubbs C. L., Innes W. T. 1936. The first known blind fish of the family
Characidae: A new genus from Mexico // Occ. Pap. Mus. Zool. Univ.
Mich. V. 342. P. 1–7.
EVALUATION OF TASTE ATTRACTIVENESS OF ARTIFICIAL AND
NATURAL TASTE STIMULI IN MEXICAN CAVE FISH
ASTYANAX FASCIATUS
E.S. Mikhailova, M.I. Vinogradskaya, A.O. Kasumyan
Moscow State University