vestnik-bio-msuВестник Московского университета. Серия 16. БиологияVestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya0137-0952Lomonosov Moscow State University, School of Biology10.55959/MSU0137-0952-16-79-2S-2vestnik-bio-msu-1376Research ArticleОБЗОРREVIEWМолекулярный механизм адаптации к световой среде обитания: к вопросу о спектральной настройке зрительных пигментов двух популяций креветок Mysis relicta (Crustacea: Mysidacea)Molecular mechanism of adaptation to a light environment: on the issue of visual pigments spectral tuning of two populations of shrimp Mysis relicta (Crustacea: Mysidacea)ОстровскийМ. А.OstrovskyM. A.

Островский Михаил Аркадьевич – докт. биол. наук, проф., академик РАН, зав. кафедроймолекулярной физиологии биологического факультета, 119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12;

 119334, г. Москва, ул. Косыгина, д. 4

Department of Molecular Physiology, School of Biology, Leninskie gory 1–12, Moscow,119234;

Kosygina st, 4, Moscow, 119334

ostrovsky3535@mail.ruМосковский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля, Российская академия наукРоссияLomonosov Moscow State University; Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of SciencesRussian Federation202422082024792S915Copyright © Островский М.А., 20242024Островский М.А.Ostrovsky M.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik-bio-msu.elpub.ru/jour/article/view/1376

В статье рассматриваются световая среда обитания двух популяций креветок вида Mysis relicta (Crustacea: Mysidacea) и молекулярный механизм спектральной настройки их зрительных пигментов. Представлены данные, согласно которым спектральная настройка основана на экспрессии генов разных опсинов, а не на замене хромофорных групп: ретиналь-1 (A1) ↔ ретиналь-2 (A2).

The paper focuses on the light habitat of two populations of opossum shrimps Mysis relicta (Crustacea: Mysidacea) and the molecular mechanism of their visual pigments spectral tuning. Data are presented according to which spectral tuning is based on the expression of different opsins genes, and not on the replacement of chromophore groups: retinal 1 (A1) ↔ retinal 2 (A2).

зрениеродопсинспектральная настройкаракообразныесравнительная физиологияvisionrhodopsinspectral tuningcrustaceanscomparative physiologyReferencesОстровский М.А., Смирнова Н.А. О длительной периодической активности морских анемон. Научные доклады высшей школы. Биологические науки. 1959;1:56–59.Островский М.А., Смирнова Н.А. О длительной периодической активности морских анемон. Научные доклады высшей школы. Биологические науки. 1959;1:56–59.Коштоянц Х.С. Основы сравнительной физиологии. Часть 2. Сравнительная физиология нервной системы. Изд. АН СССР; 1957. 636 с.Коштоянц Х.С. Основы сравнительной физиологии. Часть 2. Сравнительная физиология нервной системы. Изд. АН СССР; 1957. 636 с.Шуколюков С.А., Зак П.П., Каламкаров Г.Р., Калишевич О.О., Федорович И.Б., Островский М.А. Спектральная чувствительность и зрительные пигменты прибрежного краба Hemigrapsus Sanguineus. Биофизика. 1980;25(3):510–514.Шуколюков С.А., Зак П.П., Каламкаров Г.Р., Калишевич О.О., Федорович И.Б., Островский М.А. Спектральная чувствительность и зрительные пигменты прибрежного краба Hemigrapsus Sanguineus. Биофизика. 1980;25(3):510–514.Dontsov A.E., Fedorovich I.B., Lindström M. Comparative study of spectral and antioxidant properties of pigments from the eyes of two Mysis relicta (Crustacea, Mysidacea) populations, with different light damage resistance. J. Comp. Physiol. B. 1999;169(3):157–164.Dontsov A.E., Fedorovich I.B., Lindström M. Comparative study of spectral and antioxidant properties of pigments from the eyes of two Mysis relicta (Crustacea, Mysidacea) populations, with different light damage resistance. J. Comp. Physiol. B. 1999;169(3):157–164.Jokela-Määttä M., Pahlberg J., Lindström M., Zak P., Porter M., Ostrovskii M., Cronin T., Donner K. Visual pigment absorbance and spectral sensitivity of Mysis relicta (Crustacea, Mysidae) in different light environments. J. Comp. Physiol. A. 2005;191(12):1087–1097.Jokela-Määttä M., Pahlberg J., Lindström M., Zak P., Porter M., Ostrovskii M., Cronin T., Donner K. Visual pigment absorbance and spectral sensitivity of Mysis relicta (Crustacea, Mysidae) in different light environments. J. Comp. Physiol. A. 2005;191(12):1087–1097.Feldman T., Yakovleva M., Lindström M. Eye adaptation to different light environment in two populations of Mysis relicta: A comparative study of carotenoids and retinoids. J. Crustac. Biol. 2010;30(4):636–642.Feldman T., Yakovleva M., Lindström M. Eye adaptation to different light environment in two populations of Mysis relicta: A comparative study of carotenoids and retinoids. J. Crustac. Biol. 2010;30(4):636–642.Абу Хамидах А.Е., Демчук Ю.В., Зак П.П., Линдстром М., Островский М.А. Коротковолновая световая фильтрация в формировании спектральной чувствительности двух популяций креветок M. relicta (Mysida). Вестн. Моск. ун-та. Сер. 16. Биол. 2010;(2):9–14.Абу Хамидах А.Е., Демчук Ю.В., Зак П.П., Линдстром М., Островский М.А. Коротковолновая световая фильтрация в формировании спектральной чувствительности двух популяций креветок M. relicta (Mysida). Вестн. Моск. ун-та. Сер. 16. Биол. 2010;(2):9–14.Зак П.П., Линдстрем М., Демчук Ю.В., Доннер К., Островский М.А. Глаза креветок Mysis relicta (Crustacea, Mysidae) содержат два вида зрительных пигментов, локализованных в разных фоторецепторах. Докл. Акад. наук. 2013;449(2):240–245.Зак П.П., Линдстрем М., Демчук Ю.В., Доннер К., Островский М.А. Глаза креветок Mysis relicta (Crustacea, Mysidae) содержат два вида зрительных пигментов, локализованных в разных фоторецепторах. Докл. Акад. наук. 2013;449(2):240–245.Belikov N., Yakovleva M., Feldman T., Demina O., Khodonov A., Lindström M., Donner K., Ostrovsky M. Lake and sea populations of Mysis relicta (Crustacea, Mysida) with different visual-pigment absorbance spectra use the same A1 chromophore. PLoS One. 2014;9(2):e88107.Belikov N., Yakovleva M., Feldman T., Demina O., Khodonov A., Lindström M., Donner K., Ostrovsky M. Lake and sea populations of Mysis relicta (Crustacea, Mysida) with different visual-pigment absorbance spectra use the same A1 chromophore. PLoS One. 2014;9(2):e88107.Donner K., Zak P., Viljanen M., Lindström M., Feldman T., Ostrovsky M. Eye spectral sensitivity in freshand brackish-water populations of three glacial-relict Mysis species (Crustacea): Physiology and genetics of differential tuning. J. Comp. Physiol. A. 2016;202(2):297–312.Donner K., Zak P., Viljanen M., Lindström M., Feldman T., Ostrovsky M. Eye spectral sensitivity in freshand brackish-water populations of three glacial-relict Mysis species (Crustacea): Physiology and genetics of differential tuning. J. Comp. Physiol. A. 2016;202(2):297–312.Feldman T., Yakovleva M., ViljanenM., Lindström M., Donner K., Ostrovsky M. Dark-adaptation in the eyes of a lake and a sea population of opossum shrimp (Mysis relicta): retinoid isomer dynamics, rhodopsin regeneration, and recovery of light sensitivity. J. Comp. Physiol. A. 2020;206(6):871–889.Feldman T., Yakovleva M., ViljanenM., Lindström M., Donner K., Ostrovsky M. Dark-adaptation in the eyes of a lake and a sea population of opossum shrimp (Mysis relicta): retinoid isomer dynamics, rhodopsin regeneration, and recovery of light sensitivity. J. Comp. Physiol. A. 2020;206(6):871–889.Walls G.L. The vertebrate eye and its adaptive radiation. Cranbrook Institute of Science. Bulletin no. 19. Bloomfield Hills: Cranbrook Institute of Science; 1942. 785 pp.Walls G.L. The vertebrate eye and its adaptive radiation. Cranbrook Institute of Science. Bulletin no. 19. Bloomfield Hills: Cranbrook Institute of Science; 1942. 785 pp.Bowmaker J.K. Evolution of vertebrate visual pigments. Vision Res. 2008;48(20):2022–2041.Bowmaker J.K. Evolution of vertebrate visual pigments. Vision Res. 2008;48(20):2022–2041.Lamb T.D. Evolution of the eye. Scientists now have a clear vision of how our notoriously complex eye came to be. Sci. Amer. 2011;305(1):64–69. 15. Островский М.А. Родопсин: эволюция и сравнительная физиология Палеонтол. журн. 2017;(5):103–113.Lamb T.D. Evolution of the eye. Scientists now have a clear vision of how our notoriously complex eye came to be. Sci. Amer. 2011;305(1):64–69. 15. Островский М.А. Родопсин: эволюция и сравнительная физиология Палеонтол. журн. 2017;(5):103–113.Островский М.А., Смитиенко О.А., Боченкова А.В., Фельдман Т.Б. Сходство и различие фотохимии родопсинов I и II типов. Биохимия. 2023;88(10):1847–1866Островский М.А., Смитиенко О.А., Боченкова А.В., Фельдман Т.Б. Сходство и различие фотохимии родопсинов I и II типов. Биохимия. 2023;88(10):1847–1866Ostrovsky M.A., Sakina N.L., Dontsov A.E. Antioxidative role of eye screening pigments. Vision Res. 1987;27(6):893–899.Ostrovsky M.A., Sakina N.L., Dontsov A.E. Antioxidative role of eye screening pigments. Vision Res. 1987;27(6):893–899.Dontsov A.E., Ostrovsky M.A. Ommochromes of the compound eye of arthropods from the insects and crustaceans classes: physicochemical properties and antioxidant activity. Arthropods – New advances and perspectives. Ed. V.D. Shields. London: IntechOpen; 2022. DOI: 10.5772/intechopen.107058.Dontsov A.E., Ostrovsky M.A. Ommochromes of the compound eye of arthropods from the insects and crustaceans classes: physicochemical properties and antioxidant activity. Arthropods – New advances and perspectives. Ed. V.D. Shields. London: IntechOpen; 2022. DOI: 10.5772/intechopen.107058.Lindstrom M., Nilsson H. Eye function of Mysis relicta Loven (Crustacea) from two photic environments. Spectral sensitivity and light tolerance. J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 1988;120 (1):23–37.Lindstrom M., Nilsson H. Eye function of Mysis relicta Loven (Crustacea) from two photic environments. Spectral sensitivity and light tolerance. J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 1988;120 (1):23–37.Audzijonyte A., Pahlberg J., Viljanen M., Donner K., Väinölä R. Opsin gene sequence variation across phylogenetic and population histories in Mysis (Crustacea: Mysida) does not match current light environments or visual-pigment absorbance spectra. Mol Ecol. 2012;21(9):2176–2196.Audzijonyte A., Pahlberg J., Viljanen M., Donner K., Väinölä R. Opsin gene sequence variation across phylogenetic and population histories in Mysis (Crustacea: Mysida) does not match current light environments or visual-pigment absorbance spectra. Mol Ecol. 2012;21(9):2176–2196.Hunt D.M., Carvalho L.S., Cowing J.A. Spectral tuning of shortwave-sensitive visual pigments in vertebrates. Photochem. Photobiol. 2007;83(2):303–310.Hunt D.M., Carvalho L.S., Cowing J.A. Spectral tuning of shortwave-sensitive visual pigments in vertebrates. Photochem. Photobiol. 2007;83(2):303–310.Dartnall H.A.J., Lythgoe J.N. The spectral clustering of visual pigments. Vis. Res. 1965;5(2):81–100.Dartnall H.A.J., Lythgoe J.N. The spectral clustering of visual pigments. Vis. Res. 1965;5(2):81–100.Bridges C.D.B. The rhodopsin-porphyropsin visual system. Handbook of sensory physiology VII/1: Photochemistry of vision. Ed. H.J.A. Dartnall. Berlin: Springer; 1972:417–480.Bridges C.D.B. The rhodopsin-porphyropsin visual system. Handbook of sensory physiology VII/1: Photochemistry of vision. Ed. H.J.A. Dartnall. Berlin: Springer; 1972:417–480.Temple S.E., Plate E.M., Ramsden S. Seasonal cycle in vitamin A1/A2-based visual pigment composition during the life history of coho salmon (Oncorhynchus kisutch). J. Comp. Physiol. A. Neuroethol. Sens. Neural. Behav. Physiol. 2006;192(3):301–313.Temple S.E., Plate E.M., Ramsden S. Seasonal cycle in vitamin A1/A2-based visual pigment composition during the life history of coho salmon (Oncorhynchus kisutch). J. Comp. Physiol. A. Neuroethol. Sens. Neural. Behav. Physiol. 2006;192(3):301–313.Suzuki T., Arigawa K., Eguchi E. The effects of light and temperature on the rhodopsin-porphyropsin visual system of the crayfish Procambarus clarkii. Zool. Sci. 1985:2(6):455–461.Suzuki T., Arigawa K., Eguchi E. The effects of light and temperature on the rhodopsin-porphyropsin visual system of the crayfish Procambarus clarkii. Zool. Sci. 1985:2(6):455–461.Di Prima D., Reinholdt P., Kongsted J. Color tuning in bovine rhodopsin through polarizable embedding. J. Phys. Chem. B. 2024;128(12):2864–2873.Di Prima D., Reinholdt P., Kongsted J. Color tuning in bovine rhodopsin through polarizable embedding. J. Phys. Chem. B. 2024;128(12):2864–2873.Sakmar T.P., Menon S.T., Marin E.P., Awad E.S. Rhodopsin: insights from recent structural studies. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2002;31:443−484.Sakmar T.P., Menon S.T., Marin E.P., Awad E.S. Rhodopsin: insights from recent structural studies. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2002;31:443−484.Andersson O., Paulin L., Viljanen M., Donner K. New insights into the opsin genetics of Mysis relicta: the potential basis of individual and population-specific spectral tuning. VISIONARIUM XXI 2023 at Tvärminne Zoological Station, University of Helsinki, Finland, September, 24–26. 2023.Andersson O., Paulin L., Viljanen M., Donner K. New insights into the opsin genetics of Mysis relicta: the potential basis of individual and population-specific spectral tuning. VISIONARIUM XXI 2023 at Tvärminne Zoological Station, University of Helsinki, Finland, September, 24–26. 2023.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.