Громкая рыба

Изначально Danionella cerebrum заинтересовала немецких ученых из Центра нейробиологии Эйнштейна в Берлине по совершенно иным причинам. Среди позвоночных она обладает самым маленьким в мире мозгом и при этом очень прозрачная, что делает ее особенно удобной для изучения. Однако оставить без внимания звуки, доносившиеся из аквариумов, было просто невозможно.

Danionella cerebrum. Фото: Pavaphon Supanantananont, shutterstock.com

Если вы уже успели подумать об уровне стресса, который рядом с этими малютками испытывали исследователи, то спешу вас успокоить. 140 децибел в ходе опытов фиксировали в воде на расстоянии 10 миллиметров от рыбки, при этом стоящий рядом с аквариумом человек слышал лишь что-то вроде непрерывного потрескивания.

Вопрос о том, каким образом крошечная рыбка издает звук такой интенсивности, лег в основу исследования, опубликованного в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Раскрыть секрет ученым помогла видеосъемка с частотой 8000 кадров в секунду и микрокомпьютерная томография.

Оказалось, что природа наградила Danionella cerebrum довольно необычным звукообразующим аппаратом, работающим по принципу барабана. Функцию мембраны выполняет передняя часть плавательного пузыря, а роль ударяющих по нему «палочек» – два особых хряща.

Рыбка играет на своем барабане с помощью пары ребер. На каждом хряще есть маленький паз, которым он слегка цепляется за ребро, пока специальная мышца отводит всю конструкцию в сторону. При определенном натяжении хрящ соскакивает с ребра и ударяет по пузырю, извлекая звук. Мышцы, отводящие ребра, невероятно выносливы в сравнении с другими мышцами тела рыбки. Эта особенность позволяет Danionella cerebrum выдавать непрерывную барабанную дробь.

Механизм вокализации самцов данионеллы, вид снизу. Звуковой орган состоит из плавательного пузыря (сине-фиолетовый), барабанной мышцы (зеленая), пятого ребра (красное) и хряща (голубой). Для лучшей визуализации момента щелчка в нижнем ряду убрана барабанная мышца.
Перед щелчком звуковой орган неподвижен (1). При подготовке к щелчку барабанная мышца сокращается, двигая пятое ребро вперед. Ребро ложится в канавку на хряще, оттягивая хрящ вперед и создавая напряжение (2). В какой-то момент хрящ не может больше удерживаться на ребре, он резко выскакивает и ударяется о плавательный пузырь (3). Затем мышца расслабляется, позволяя ребру вернуться на место, а хрящ возвращается в исходное положение (4). Иллюстрация из работы «Ultrafast sound production mechanism in one of the smallest vertebrates». pnas.org

Для чего крошечные рыбки играют на своих плавательных пузырях, еще предстоит выяснить. Версия о том, что ритмичные звуки помогают им находить друг друга в мутной воде, не выдерживает критики, поскольку «ударным инструментом» обладают только самцы. Скорее, это часть брачного поведения или проявление доминирования по отношению к другим самцам. В пользу такого вывода говорит тот факт, что из восьми посаженных в один аквариум самцов барабанить начинает лишь половина.