Distribution of photoreceptor types in retina of fishes from extreme environments

Abstract

Zrakový systém cichlid je vysoce adaptibilní v závislosti na prostředí. Zrakové schopnosti ryb jsou dány jak skladbou opsinových fotopigmentů, které se nacházejí ve fotoreceptiv- ních buňkách (tyčinkách a čípcích), tak jejich prostorovým rozložením. Tato práce se za- bývala čtyřmi druhy cichlid z jezera Barombi Mbo, jmenovitě Stomatepia mariae, Konia eisentrauti, Konia dikume a Myaka myaka. Mělkovodní druhy K. eisentrauti a S. mariae ex- primují tyto čípkové opsiny: LWS, RH2A (RH2Aβ více než RH2Aα), SWS2A a SWS2B. Naroz- díl od toho sezóně hlubokovodní M. myaka i trvale hlubokovodní K. dikume v sítnici neex- primují SWS2B ani LWS, zato exprimují SWS2A a RH2Aα více než RH2Aβ. To odpovídá od- lišným světelným podmínkám v hlubokých vodách, kam nepronikají okrajové části spek- tra (tzv. ultrafialové a červené záření). Struktura sítnice vybraných druhů byla zkoumána pomocí fluorescenční in situ hybridizace (FISH) za účelem pochopení vývoje a fungování jejich zrakového vnímání, především v závislosti na hloubce, kde žijí. Sítnice cichlid je ty- picky organizována do mozaiky skládající se z jednoduchých čípků citlivých na krátko- vlnné světlo obklopených vždy čtveřicí dvojčípků, které jsou senzitivní v dlouhovlnné ob- lasti světelného spektra. Tato práce ukazuje stejné uspořádání sítnice u všech vybraných...

Cichlid visual system is highly adaptive to the environment. Fish visual abilities are deter- mined by composition of opsin-based photosensitive pigments located in photoreceptor cells (rods and cones) as well as their distribution. In this thesis, four species of Lake Barombi Mbo cichlids were targeted: Stomatepia mariae, Konia eisentrauti, Konia dikume and Myaka myaka. Shallow-water cichlids K. eisentrauti and S. mariae express these types of cone opsin genes: LWS, RH2A (RH2Aβ more than RH2Aα), SWS2A and SWS2B. Contra- rily, both seasonally deep-water M. myaka and deep-water K. dikume lack expression of SWS2B and LWS in their retinae, but they express SWS2A and RH2Aα more than RH2Aβ, which corresponds to modified light conditions in deep water - a dimmer habitat lacking marginal parts of the spectrum (i.e., ultraviolet and red wavelengths). The photoreceptor distribution of selected species was investigated by means of fluorescent in situ hybridi- zation (FISH) in order to understand the performance and evolution of their visual per- ception with emphasis on the effect of depth. Distinctively, cichlid cones are arranged in a retinal mosaic consisting of short-wavelength sensitive single cones, each surrounded by four long-wavelength sensitive double cones. In this thesis, the same arrangement is...