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Lorsque les ancêtres des poissons des cavernes et de certains grillons sont entrés dans des cavernes, leurs yeux ont pratiquement disparu au fil des générations. Mais les poissons qui sillonnent la mer à de grandes profondeurs ont développé une supervision, très sensible à la faible lueur et au scintillement que dégagent d’autres créatures.

Les poissons des eaux profondes ont développé une supervision

Les biologistes de l’évolution ont découvert que ces poissons avaient un plus nombre de gènes pour les bâtons opsins, des protéines de la rétine détectant la très faible lumière. Ces gènes supplémentaires se sont diversifiés pour produire des protéines capables de capturer tous les photons à plusieurs longueurs d’onde – ce qui pourrait signifier qu’en dépit de l’obscurité, les poissons errant dans les profondeurs de l’océan voient les couleurs.
Cette découverte « bouleverse vraiment le dogme de la vision des grands fonds », déclare Megan Porter, une biologiste de l’évolution qui étudie la vision à l’université d’Hawaii à Honolulu et qui n’était pas impliquée dans ces travaux. Les chercheurs avaient observé que plus un poisson vivait en profondeur, plus son système visuel était simple; une tendance qui selon eux, se poursuivrait dans les profondeurs. « Le fait que [les habitants les plus profonds] aient tous ces avantages signifie que l’interaction entre la lumière et l’évolution en haute mer est beaucoup plus complexe que nous ne le pensions », a déclaré Porter.
À une profondeur de 1000 mètres, la lumière du Soleil a disparu. Mais au cours des 15 dernières années, les chercheurs ont compris que les profondeurs sont envahies par une faible bioluminescence provenant de crevettes étincelantes, des poulpes, des bactéries et même des poissons. La plupart des yeux des vertébrés pouvaient à peine détecter ce miroitement subtil.

Les protéines opsines

Pour comprendre comment ces poissons peuvent le voir, une équipe dirigée par le biologiste de l’évolution, Walter Salzburger de l’Université de Bâle en Suisse, a étudié les protéines opsines des poissons d’eaux profondes. La variation dans la séquence d’acides aminés des opsines modifie la longueur d’onde de la lumière détectée, ainsi de multiples opsines permettent la vision des couleurs. Un opsin, RH1, fonctionne bien en basse lumière. Trouvé dans les cellules de la tige de l’œil, il permet aux humains de voir dans le noir – mais uniquement en noir et blanc.
Salzburger et ses collègues ont recherché des gènes d’opsine chez 101 espèces de poissons, y compris sept poissons de haute mer de l’océan Atlantique dont ils ont entièrement séquencé les génomes. La plupart des poissons ont un ou deux opsins RH1, comme beaucoup d’autres vertébrés, mais quatre des espèces d’eau profonde se sont démarquées, ont rapporté les chercheurs cette semaine dans Science.
Ces poissons avaient tous au moins cinq gènes RH1, et l’un d’entre eux, la dirette argentée (Diretmus argenteus), en avait 38. « C’est inouï dans la vision des vertébrés », explique K. Kristian Donner, biologiste sensorielle à l’Université d’Helsinki.

Diretmus_argenteusLa dirette argentée (wikipédiapublic domain)

Pour s’assurer que les gènes supplémentaires ne sont pas simplement des doublons non fonctionnels, l’équipe a mesuré l’activité des gènes de 36 espèces, y compris des spécimens de 11 poissons d’eau profonde. Plusieurs gènes RH1 étaient actifs chez ces espèces d’eau profonde. Le total était de 14 chez une dirette argentée adulte, qui prospère jusqu’à 2 000 mètres de profondeur. « Au début, cela semble paradoxal, c’est là où il y a le moins de lumière », dit Salzburger.
La dirette argentée (Diretmus argenteus) présente un agencement inhabituel de cellules en bâtonnets détectant une faible lumière, qui abritent diverses protéines photoréceptrices. Certaines couches des bâtonnets sont empilées pour capturer au mieux les quelques photons disponibles en dessous de 1000 mètres.

24 mutations qui altèrent la fonction de leurs protéines RH1

Au total, ce poisson des hautes mers présentait un total de 24 mutations qui altèrent la fonction de leurs protéines RH1, ajustant chacune d’elles de manière à voir une gamme étroite de longueurs d’onde bleues et vertes – les couleurs de la bioluminescence. « Certaines de ces opsines pourraient être réglées pour détecter des signaux bioluminescents particuliers associés à des interactions alimentaires, de danger ou sociales », explique Gil Rosenthal, écologiste du comportement à la Texas A & M University de College Station.
Le grand nombre d’opsines aident également à expliquer l’anatomie inhabituelle de la rétine des direttes. Certaines des cellules de sa tige sont beaucoup plus longues que d’habitude, et beaucoup sont empilées les unes sur les autres plutôt que disposées en une seule couche. Les cellules agrandies et l’empilement contribuent à la détection d’un plus grand nombre de photons.
Mais les chercheurs pensent depuis longtemps que ces bâtonnets ont tous la même opsine. Or, il semble que, comme les couches d’un vieux film photographique, des bâtonnets de tailles différentes puissent capturer différentes longueurs d’onde de la lumière. « Nous devons maintenant accepter que notre idée [de la vision en haute mer] a été trop limitée », a déclaré Donner.

Les chercheurs conviennent que ces poissons peuvent voir les couleurs

En raison de la profondeur où vivent ces poissons, il est impossible de collecter des spécimens vivants pour tester leur vision. Mais la multiplicité des tiges peut leur permettre de distinguer les couleurs, conviennent Salzburger et d’autres chercheurs. Pour ces poissons, la faible bioluminescence dans les profondeurs pourrait être aussi vive et variée que l’environnement de la surface où le Soleil brille.
Source : Science
Crédit photo sur Unsplash : Paweł Czerwiński

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