Исследователи описали, как личинки рыб полагаются на видоспецифичные комбинации зрения и движений, чтобы обнаружить и поймать добычу.
Исследование [опубликовано](https://elifesciences.org/articles/98347) в eLife. В статье используются современные [количественные методы](https://phys.org/tags/quantitative+methods/), чтобы охарактеризовать и сравнить поведение пяти разных видов рыб и понять, какие охотничьи стратегии сохранились, а какие изменились в ходе эволюции. Результаты признаны убедительными и могут представлять интерес для этологов и исследователей, изучающих нейронную основу поведения.
Личинки данио-рерио широко используются в качестве модельной системы для изучения нейронных механизмов поведения, включая захват добычи. Однако неясно, является ли набор и последовательность движений, используемых личинками данио-рерио во время охоты, универсальной для других видов костистых рыб — большой и разнообразной группы лучепёрых рыб, составляющих более 95% всех ныне живущих видов рыб. Многие из этих видов сталкиваются с похожими экологическими вызовами, но могли выработать разные решения для обнаружения, отслеживания и нападения на добычу.
«Данио-рерио — это мощная модель поведения рыб, но они лишь одна точка на гораздо более обширной эволюционной карте», — говорит соавтор исследования Дункан Мирнс, на момент исследования работавший научным сотрудником в Институте биологического интеллекта Макса Планка, отдел «Гены — схемы — поведение», в Мартинириде, Германия, а сейчас работающий в Принстонском институте неврологии, Принстон, США.
«Нас интересовало, являются ли стратегии, которые мы наблюдаем у данио-рерио, общими чертами поведения личинок рыб, или же разные виды решают проблему охоты по-разному», — объясняет он.
Чтобы ответить на свой вопрос, команда сравнила поведение данио-рерио при захвате добычи с пятью другими видами костистых рыб, включая четырёх африканских цихлид и японскую рыбку медака, которые разошлись с линией данио-рерио около 240 миллионов лет назад.
«Мы использовали высокоскоростные камеры и инструменты отслеживания на основе глубокого обучения, чтобы записать и проанализировать тысячи эпизодов охоты отдельных личинок рыб, помещённых в контролируемую среду с живой добычей», — объясняет соавтор исследования Сидни Хант, на момент исследования магистрант в Высшей школе системных неврологий Людвига-Максимилиана в Мюнхене, Германия, а сейчас докторант в Институте изучения поведения животных Макса Планка, Радольфцелл, Германия.
«Это позволило нам отследить движение хвоста, положение глаз и местоположение добычи на каждом этапе преследования и захвата добычи».
Их анализ выявил различия в стратегиях среди видов. Все четыре вида цихлид использовали ту же общую бинокулярную стратегию охоты, что и данио-рерио, сводя глаза, чтобы поместить добычу в центр поля зрения перед атакой. В отличие от них медака полагалась на монокулярное отслеживание, плавая непрерывно и атакуя сбоку, не сводя глаз.
Это говорит о том, что цихлиды и данио-рерио используют бинокулярную диспаратность для оценки расстояния, в то время как медака может использовать параллакс движения — сигнал глубины, основанный на положении добычи относительно охотника, когда он движется в пространстве.
Исследователи также обнаружили явные различия в том, как личинки плавали во время охоты. Цихлиды периодически останавливались, что, вероятно, помогало бинокулярному восприятию глубины, тогда как медака плавно проплывала мимо добычи в непрерывном движении. Команда также проанализировала движения хвоста в общем низкоразмерном «пространстве поз» с помощью [анализа главных компонент](https://phys.org/tags/principal+component+analysis/). Это показало, что цихлиды используют более разнообразный набор «слогов» плавания, чем у данио-рерио в предыдущих исследованиях, включая уникальные модели поведения, такие как скручивание хвоста, зависание и плавание назад после неудачной атаки.
Среди цихлид были замечены два основных типа захватных ударов: «атакующий заплыв» с симметричными движениями хвоста и более взрывной «захватный прыжок», которому предшествует скручивание хвоста. Медака, напротив, использовала единственный боковой удар «боковым замахом». Даже среди близкородственных цихлид количество и разнообразие моделей поведения значительно различались, что указывает на видоспецифичную специализацию в [управлении движением](https://phys.org/tags/motor+control/).
«Наши выводы опровергают предположение о том, что поведение данио-рерио является универсальной моделью для личинок рыб», — заключает старший автор исследования Хервиг Байер, директор и научный сотрудник Института биологического интеллекта Макса Планка и руководитель отдела «Гены — схемы — поведение».
«Разные виды полагаются на разные сенсорные входы и моторные стратегии даже на очень ранних стадиях развития. Понимая эти различия, мы можем начать лучше интерпретировать, как мозговые схемы поддерживают поведение, и как эволюция формирует эти схемы у разных видов».