Adaptation of vision in deep-water fish: a comparison of freshwater and marine species

Abstract

Tato bakalářská práce je rešerší na téma zrakových adaptací hlubokovodních ryb. Ryby žijící ve velkých hloubkách čelí výzvě ve formě omezeného množství světla, jehož intenzita s rostoucí hloubkou klesá a kolem 1000 metrů zcela mizí. Aby se těmto světelným podmínkám přizpůsobily, vyvinula se rybám řada adaptací na molekulární úrovni. Mezi tyto adaptace patří duplikace a následná mutace opsinových genů, jejich ztráta, nebo flexibilní regulace jejich exprese. Pomocí těchto mechanismů, společně s využitím derivátů vitamínu A jako chromoforů, dokážou ryby posouvat absorpční maximum opsinových pigmentů směrem ke kratším vlnovým délkám, které ve větších hloubkách převažují. Závěrečná část práce se zaměřuje na srovnání mezi hlubokomořskými a hluboko-sladkovodními druhy. Ačkoli se jejich prostředí liší, světelné podmínky jsou často velmi podobné a následně i adaptace na ně. Hlubokomořské druhy běžně využívají bioluminiscenci a mívají sítnice složené pouze z tyčinek. Sladkovodní druhy, jako jsou cichlidy a vranky, sice některé opsinové geny neexprimují, ale na rozdíl od mořských druhů je neztratily zcela, což ovšem souvisí s mladším evolučním stářím kolonizace hlubin. Tyto paralelní strategie naznačují přítomnost konvergentní evoluce u ryb přizpůsobených životu v extrémně tmavých podmínkách. Klíčová slova...

This bachelor's thesis is a review on the topic of visual adaptations in deep-water fish. Fish living at great depths face the challenge of limited presence of light, the intensity of which decreases with increasing depth and completely disappears around 1000 meters. To adapt to these light conditions, fish have developed a range of molecular-level adaptations. These adaptations include the duplication and subsequent mutation of opsin genes, their loss, or flexible regulation of their expression. Through these mechanisms, along with the use of vitamin A derivatives as chromophores, fish can shift the absorption peak of opsin pigments towards shorter wavelengths, which dominate at greater depths. The final part of the thesis focuses on a comparison between deep-sea and deep-freshwater species. Although their environments differ, the light conditions are often very similar, and consequently, the adaptations are also similar. Deep-sea species commonly utilize bioluminescence and have retinas composed solely of rods. Freshwater species, such as cichlids and cottoids, do not express certain opsin genes, but unlike marine species, they have not completely lost them, which is related to the younger evolutionary age of their deep-water colonization. These parallel strategies suggest the presence of...