Tým výzkumníků z Japonska zjistil, že ryby dokážou rozlišit tváře druhé, ale pouze pokud nejsou hlavou dolů. Tento jev je poněkud podobný Thatcherovu efektu, o kterém se dříve předpokládalo, že je přítomen pouze u savců. Podle autorů práce mají ryby speciální mechanismus pro rozpoznávání „tváří“. Studie byla zveřejněna v eLIFE, a jeho diskuse a stručná recenze jsou zveřejněny na New Scientist.
Schopnost vzájemného poznávání je velmi důležitá nejen pro lidi, ale i ve zvířecí říši. Vnímání tváří se liší od rozpoznávání jiných objektů tím, že obličej je „čten“ jako jeden integrovaný systém. Ale pokud je obličej otočený vzhůru nohama, bude vnímán jednoduše jako sbírka objektů, a proto si mozek při zpracování fotografie vzhůru nohama nemusí všimnout zkreslení obrázku, které se zdá být zřejmé, pokud je správně umístěn. Tento percepční rys se nazývá Thatcherův efekt (podle bývalé britské premiérky Margaret Thatcherové, na jejíchž fotografiích byl poprvé demonstrován).
ryba medaka (Oryzias latipes) jsou malé sladkovodní ryby, jejichž samice dokážou rozlišit samce a vybrat si k páření ty nejznámější. Vědci se rozhodli zjistit, jaké specifické znaky používají samice medaka k rozpoznání jiných jedinců.
Během experimentu byl použit test rozpoznávání partnera – samec byl umístěn do komory se samicí a byla pozorována její reakce. Čím více byla samice obeznámena se samcem, tím vyšší byla pravděpodobnost páření. Dále vědci umístili známé samce a samice do jedné nádoby a pokryli části těla samce filmem – ocas, tělo nebo hlavu. V prvních dvou případech samice samce poznala, ale pokud byla hlava samce pokryta filmem nebo pokud byl pohled na hlavu převrácen pomocí optického hranolu, pak k rozpoznání nedošlo.
Je zajímavé, že inverzní efekt se objevil pouze při rozpoznávání „obličeje“, zatímco ryby rozpoznávaly převrácené objekty stejně dobře jako správně umístěné. Vědci se domnívají, že je to způsobeno tím, že ryby medaka, stejně jako lidé, mají dva mechanismy pro rozpoznávání objektů – jeden pro rozpoznávání objektů obecně a druhý pro rozpoznávání pouze „obličeje“. U lidí i medaka nejsou převrácené tváře registrovány jako tváře, ale jako „neidentifikované“ objekty, a proto nedochází k rozpoznání.
Překvapivé je, že tak složitý úkol, jako je rozpoznávání tváří, zvládá mozek ryby, jejíž tělo je dlouhé jen tři a půl centimetru. Vzájemné uznání je zjevně nezbytné pro to, aby si medaka budovala sociální vztahy.
Společenský význam rozpoznávání obličeje byl již prozkoumán u jiných druhů – například tropické cichlidy potřebují rozpoznávat cizí lidi, protože představují potenciální hrozbu. Ryby se za určitých podmínek dokonce dokážou naučit rozpoznávat tváře jiných druhů – dříve jsme mluvili o tom, že stříkanci skvrnití jsou schopni naučit se rozlišovat lidské tváře. V budoucnu se vědci chystají zaměřit svou pozornost na roli rozpoznávání obličeje medaka při vytváření sociálních skupin.
Margarita Samborská
Našli jste překlep? Vyberte fragment a stiskněte Ctrl + Enter.
Zkřížená imunoreaktivita pomáhá léčit melanom
A další čtyři typy nádorů
Britští a dánští imunologové objevili receptor na cytotoxických T-lymfocytech, který současně rozpoznává tři různé nádorové antigeny. Pacient, u kterého byly tyto T buňky detekovány, byl schopen dosáhnout kompletní remise klinického melanomu 4. stadia. Tato struktura T-buněčných receptorů brání nádorovým buňkám uniknout protinádorové imunitě. Podobné typy T-buněčných receptorů jsou přítomny u zdravých lidí, ale jejich role v protinádorové imunitě je stále nejasná. Studie byla publikována jako článek v časopise Cell. Buněčná terapie rakoviny je zaměřena na zavedení do těla T-lymfocyty, které rozpoznávají fragmenty nádorových proteinů, které buňky zobrazují na povrchu proteinů hlavního histokompatibilního komplexu (HLA antigeny). Umožňuje dosáhnout remise v mnoha případech, kdy jsou jiné typy léčby neúčinné. Lékaři se ale často setkávají s nádorovými klony, které takové imunitě unikají. Někdy stačí pár měsíců, aby nádorové buňky přestaly vyjadřovat marker, který by lymfocyty měly rozpoznat. Ačkoli většina T-lymfocytů rozpoznává jeden epitop, některé z různých receptorů T-buněk vytvořených během zrání T-buněk rozpoznávají ne jeden, ale několik antigenů najednou. Takové buňky se nacházejí jak u zdravých lidí, tak u pacientů s autoimunitními chorobami. Receptory, které cílí imunitní systém na více cílových molekul najednou, by mohly zlepšit účinnost buněčné terapie. Koneckonců, i když jeden antigen zmizí z povrchu nádoru, imunitní odpověď proti druhému přetrvá a léčba zůstane účinná. Krok k využití tohoto principu v terapii učinila skupina onkologů a imunologů z Velké Británie a Dánska pod vedením Andrewa K. Sewell z Cardiffské univerzity. Během posledních 15 let pracovali na buněčné terapii melanomu. Lékaři v rámci klinických studií odebírali pacientům krvinky, vybrali z nich T-lymfocyty, které byly tropické pro melanom, a po kultivaci in vitro zavedli buňky zpět pacientům. Jedna ze studií, provedená v letech 2011–2014, zahrnovala pacienta s klinickým stadiem XNUMX melanomu, u kterého mu buněčná terapie umožnila dosáhnout desetileté remise onemocnění (obvykle střední délka života od okamžiku diagnózy u takových pacientů nepřesáhne rok). Vědci se rozhodli podrobně prostudovat, s jakými rysy reakce T-buněk to bylo spojeno. Jak zjistili imunologové, téměř veškerá protinádorová aktivita lymfocytů pacienta byla spojena s jedním lymfocytovým klonem (označeným MEL8), který in vitro reagoval nejen na melanom, ale i na buňky akutní myeloidní leukémie, nádory prsu, prostaty a slinivky břišní. od jiných pacientů se stejným typem HLA antigenu (haplotyp HLA A*02:01, nejrozšířenější na světě). To bylo neočekávané, protože receptory těchto T buněk jsou citlivé na protein melan A, který je specifický pro melanocyty a nádory z nich odvozené (včetně melanomu). Autoři vytvořili knihovnu 936 miliard dekapeptidových sekvencí a hodnotili in silico afinitu MEL8 receptorů pro HLA A*02:01 vázané oligopeptidy. Tento screening nám umožnil vybrat 500 peptidů přítomných v lidském proteomu. Tři z nich – oblasti proteinu melan A, BST2 a IMP2 – měly in vitro afinitu k receptoru T-buněk MEL8 a byly exprimovány melanomem. Všechny tři dekapeptidové sekvence vykazovaly homologii jak na úrovni aminokyselinové sekvence, tak na úrovni terciární struktury, což bylo potvrzeno rentgenovou difrakční analýzou. T buňky, které mají receptory, které jsou oba tropické pro melan A, IMP2 a BST2, byly nalezeny u zdravých dobrovolníků a u jednoho pacienta s chronickou lymfocytární leukémií, ale jejich počet byl malý. Objevený typ polyvalentního receptoru lze použít k léčbě dalších pacientů: vědci v rámci svých experimentů sekvenovali sekvenci receptoru T-buněk a touto sekvencí transdukovali další lymfocytární linie. V důsledku toho existují předpoklady pro vytvoření účinné buněčné terapie nádorů nebo protinádorové vakcíny. Stále však nelze říci, jak bezpečná by taková léčba byla, protože studie britských a dánských vědců je založena pouze na izolovaných pozorováních pacientů s nádory. Kromě toho rozpoznávání epitopů receptorem T-buněk závisí na variantě antigenu HLA přítomné u daného jedince a prevalence multimodálních receptorů T-buněk se může u nositelů různých variant HLA lišit.
Obr. 1. Cichlidy Neolamprologus pulcher, endemický pro jezero Tanganika, vyvinul zajímavou společenskou organizaci. Velká hejna tohoto druhu se během období rozmnožování rozpadají do samostatných rodin, skládajících se ze dvou rodičů a několika pomocníků. Pomocníci se nerozmnožují, ale pouze pomáhají vychovávat potomky vysoce postaveného páru. Tato struktura dává vzniknout složitému systému vztahů, který vyžaduje schopnost rychle rozpoznat, kdo je kdo. Fotografie z flickr.com/photos/javierml
Jak se ukázalo během experimentů, cichlidové ryby jsou schopny rozlišit nejen konspecifické (jedinci vlastního druhu), ale také známé a neznámé jedince. Tuto práci provedli japonští zoologové, kteří vytvořili chimérické počítačové modely ryb. V modelech vědci propojovali hlavy a těla různých jedinců a pozorovali reakci experimentálních ryb na vytvořené virtuální sousedy. Když byly předloženy obrázky se známými hlavami, ale ne s těly, ryby vykazovaly charakteristickou reakci na známé jedince: všimli si jich rychleji, dívali se na ně z větší vzdálenosti a kratší dobu. Na základě umístění barevného vzoru na hlavách ryb došli vědci k závěru, že rozpoznávání známých začíná v oblasti očí.
Mohou se ryby navzájem poznat? Přirozená první reakce, založená na arogantním lidském snobství vůči téměř všem zvířatům, bude negativní. Skupina japonských vědců z Fakulty biologie a geověd na univerzitě v Osaka City se však tímto problémem vážně zabývala. Proč?
Za prvé, je zajímavé pochopit něco o schopnosti rozpoznávat nejen stejné druhy, ale i jednotlivé jedince v různých skupinách zvířat. Ostatně hluboce zakořeněná představa, že jedince od sebe dokážou odlišit pouze lidé nebo jiní vyšší primáti, se rychle stává minulostí. Dovolte mi, abych čtenářům připomněl dvě díla: jedno dokazuje, že mouchy se navzájem poznávají podle jejich individuální vůně (Mouchy poznávají své bývalé vyvolené, „Elementy“, 08.10.2013), a druhé dokazuje, že vosy si navzájem poznávají tváře (Vosy vzájemně se poznávat podle tváří, aby byla zachována rigidní sociální struktura“, „Prvky“, 06.12.2011. XNUMX. XNUMX). Postupně se shromažďují data o dalších zvířatech (opice, ovce, někteří ptáci a ryby), pro které jsou důležité „osobní“ vazby, takže si vyvíjejí vlastní systémy pro rozpoznávání jedinců. Tato práce je tedy příspěvkem do tohoto prasátka.
Za druhé, rozpoznávání vzorů je jednou z nejdůležitějších oblastí vývoje moderních inteligentních technologií. Stejně jako v mnoha jiných oblastech se máme od přírody co učit: „technologie“ pro rozpoznávání zvířecích vzorů byly navzdory své relativní jednoduchosti vyladěny miliony let evoluce. A ryby jsou zde jedním z nejpohodlnějších předmětů studia.
Za třetí, protože existuje vysoká pravděpodobnost, že mnoho mechanismů rozpoznávání vzorů je u obratlovců jednotných, mohou se vzory ryb vztahovat i na lidi. Koneckonců, z mnoha důvodů nebude možné vyšroubovat mechanismy organizace rozpoznávání vzorů u lidí nebo opic pomocí šroubů (tedy pomocí neuronů). Nejprve ale musíte dokázat, že se ryby navzájem poznávají přesně na základě vizuálních obrazů, nikoli pachu nebo čehokoli jiného.
Vědci pracovali s cichlidovými rybami Neolamprologus pulcher od afrického jezera Tanganika. Pro jejich krásné zbarvení nazývali akvaristé tento druh princeznami. U očí a na žaberním krytu mají černožluté vzorované pruhy a skvrny zdůrazněné modrou barvou, ploutve a tělo jsou rovněž žlutě skvrnité nebo s modrorůžovým nádechem. Tyto ryby se rozmnožují ve skupinách s rigidní hierarchií, dominantními rodičovskými páry, spoluprací a „přátelstvím“ (viz C. Brown et al., 2015. Machiavellian Intelligence in Fishes). Takové složité vztahy vyžadují spolehlivé individuální uznání. Předpoklad zrakových podnětů je v tomto případě oprávněný, neboť tyto ryby žijí ve velmi čisté, průzračné vodě a navíc jsou pestře zbarvené.
Experiment se skládal z následujícího. Osm rybích samců bylo umístěno po jedné do malých akvárií a akvária byla umístěna po párech ode zdi ke zdi a takto byli chováni celý rok. Rybám trvalo týden, než si na svého souseda zvykly. Během této doby prakticky zmizela agresivní reakce – útok na pohled souseda.
O rok později začal samotný experiment. Nejprve, aby se otestovala reakce na cizince, byl rybám předložen nový soused – a agresivní útoky okamžitě pokračovaly. A opět trvalo sedm až deset dní, než si zvyknout. Pak byli pro ryby vynalezeni noví sousedé, ale nyní nežily, ale byly zobrazeny na monitoru ve stěně akvária. Video však neobsahovalo jen různé druhy zvířat, ale také zkonstruované obrázky: hlava jedné ze sedmi ryb byla nakreslena pomocí PowerPointu k tělu jiné ryby, přičemž se vyzkoušely všechny možné možnosti. A tak jsme dostali chimérické obrázky. Byly čtyři typy: známá hlava a tělo, známá hlava – neznámé tělo, neznámá hlava – známé tělo, neznámá hlava a tělo. Potom se obraz s chimérickými rybami třikrát po minutě pohyboval sem a tam po stěně monitoru akvária. V této době byla sledována reakce pozorovatelské princezny.
Obr. 2. a — individuální zbarvení očního okolí a žaberního krytu pro princezny. b — schéma pro vytváření chimérických počítačových obrazů čtyř typů: FfFb — známá hlava a tělo (1); FfSb – známá hlava – neznámé tělo (2); SfFb hlava je neznámá – tělo je známé (3); SfSb – neznámá hlava a tělo (4). c – obraz na monitoru: ryba v akváriu, plavající podél zdi z jednoho černého obdélníku do druhého. d — měření: vzdálenost od místa, odkud ryba zaznamenala obrázek, k bodu zastavení (1); vzdálenost od modelu k bodu zastavení, kdy se ryba zastavila, aby se podívala na model (2). Čerpání z diskutovaného článku v PloS ONE
Bylo měřeno několik parametrů chování: kdy a na jakou vzdálenost byl obraz viděn; kdy a v jaké vzdálenosti se ryba zastavila před obrázkem; jak dlouho se na něj dívala. Tyto vlastnosti by se samozřejmě měly lišit pro uznávané sousedy a pro neznámé cizince.
Obr. 3. Doba, po kterou se ryby dívaly na obraz chimér na stěně akvária-monitoru (sekundy během jedné minuty běhu obrazu). Chiméry: FfFb – známá hlava a tělo; FfSb – známá hlava – neznámé tělo; SfSb – neznámá hlava a tělo; SfFb hlava je neznámá – tělo je známé. NS – žádný statistický rozdíl mezi páry. Čerpání z diskutovaného článku v PLoS ONE
Statistické výpočty měření ukázaly, že princezny se navzájem rozlišují podle hlavy, nikoli podle barvy a tvaru těla. Jejich reakce na chiméry se známými skvrnami na hlavě byla velmi odlišná od jejich reakce na chiméry se známými těly. Ryba si z dálky všimla obrazu se známou hlavou, a když ho uviděla, vrhla se k němu a ztuhla v bližší vzdálenosti od obrazovky. A ryby se dívaly na známé tváře kratší dobu než na známá těla. V souladu s tím byla známá těla zaznamenána z kratší vzdálenosti a vzdálenost, ze které se ryby rozhodly se na ně podívat, se ukázala být znatelně větší.
Je zajímavé a důležité, že časový interval mezi okamžikem, kdy si ryba náhle všimla svého souseda, a zastavením se, aby se na něj podívala, byl ve všech případech přibližně stejný – 0,4–0,6 sekundy. Ale ryby se zastavily, aby se podívaly na obrazy tváří a těl v různých vzdálenostech. To znamená, že v tuto chvíli již pochopila, kdo je před ní – starý soused nebo cizinec. To znamená, že rozpoznání jednotlivce netrvá déle než 0,4–0,6 sekundy. Přibližně tolik času trvá lidem i jiným primátům, než rozpoznají tváře. Je docela možné, že některé podobné mechanismy zde fungují.
Všechny indikátory pro modely se známými tvářemi spolu dokonale korelují. Ano, známosti si všimnou z větší dálky; ano, studium známé tváře (náhubku, zvyku) zabere méně času; Ano, ke známému se můžete přiblížit na menší kritickou vzdálenost, před známým se kritická vzdálenost přiblížení snižuje. A pro cizí lidi je typický opačný vztah. Vědci došli k nevyhnutelnému závěru, že k rozpoznání ryb je nutné pečlivě prozkoumat „obličej“ (pokud lze toto slovo použít na ryby), a ne tělo. Jinak by rozložení ukazatelů bylo jiné.
Zajímavá je také diskuse o umístění barevných skvrn, kterými se jedinci navzájem odlišují. Barevné skvrny – černé a žluté vzory – zdobí oblast kolem očí a žaberní kryt. Ale na čumáku nejsou žádné skvrny uprostřed mezi očima a nejsou tam žádné další rozdíly. Toto zbarvení ukazuje, že při individuálním rozpoznávání je pohled ryby směřován do oblasti očí, tedy při posuzování vzoru kolem očí dochází k rozpoznání souseda, které netrvá déle než půl vteřiny. Vědci odvážně navrhli, aby si princezny, když rozeznávaly ryby jednotlivě, jako mnoho jiných obratlovců, vzájemně hleděly do očí.
Opravdu rád bych tomuto téměř mystickému závěru věřil, ale počkejme si. Přesto to vyžaduje seriózní (doslova vážné) ověření. Pokud se to ale potvrdí, změní se naše představa o rybách jako bezduchých, chladných a necitlivých tvorech: dívají se jeden druhému do očí!
Zdroj: Masanori Kohda, Lyndon Alexander Jordan, Takashi Hotta, Naoya Kosaka, Kenji Karino, Hirokazu Tanaka, Masami Taniyama, Tomohiro Takeyama. Rozpoznávání obličeje u skupinově žijících cichlid // PLoS ONE. 2015. V. 10(11). P. e0142552. Doi:10.1371/journal.pone.0142552.
