Dlaczego Nemo ma 3 białe paski? Biolodzy ważą

Ryby koralowe znane są z ogromnej różnorodności kolorów i wzorów, z których każdy jest bardziej zaskakujący niż następny. Przykłady obejmują miedzianego motyla (Chelmon rostratus, który ma czarne „oko” na ciele), niebieski tang (Paracanthurus hepatus) i triggerfish Picasso (Rhinecanthus aculeatus), którego nazwa jest powiązana z wzorami jasnych kolorów po bokach.

Jednym z najbardziej znanych przykładów ryb koralowych jest błazenek, który wystąpił w animowanym filmie Pixar Gdzie jest Nemo w 2003 r. Ta mała ryba, żyjąca w symbiozie z anemonem morskim, jest łatwo rozpoznawalna dzięki jasnemu pomarańczowemu korpusowi i szerokim białym paskom.

Pomimo popularności ryb koralowych i szerokiej dystrybucji, nie rozumiemy jeszcze, dlaczego mają tak wiele różnych wzorów kolorów. Dokładniej, jak powstają wzory i jakie są role kolorów? Aby odpowiedzieć na te pytania, zespół badawczy z Obserwatorium Banyuls-sur-Mer (Francja) i Uniwersytetu w Liège (Belgia) postanowili zbadać błazenki i ich kuzynów. Badanie zostało opublikowane w wydaniu czasopisma z września 2018 roku BMC Biology.

Nemo, alias Amphiprion ocellaris należy do grupy błazenków, która obejmuje około 30 gatunków. Ich wzór barw charakteryzuje się kolorem żółtym, pomarańczowym, brązowym lub czarnym z pionowymi białymi paskami złożonymi z komórek odbijających światło zwanych irydoforami.

Oprócz innych cech fizycznych, gatunki błazenków wyróżniają się liczbą pionowych białych pasków. Tak więc niektóre gatunki nie mają pasków (Amphiprion ephippium), tylko jeden (Amphiprion frenatus), lub tylko dwa (Amphiprion sebae). Amphiprion ocellaris, słynny Nemo, ma trzy paski. Co może wyjaśnić różnicę w liczbie pasm między tymi gatunkami?

Policzmy paski

Aby zrozumieć mechanizm prowadzący do różnorodności wzorów pigmentów, pogrupowaliśmy każdy gatunek błazenków według ich liczby pionowych pasm. Analiza genetyczna integrująca ewolucyjną historię błazenków ujawniła, że ​​ich wspólny przodek miał trzy białe pasy, a podczas ich dywersyfikacji, linie błazenków kolejno traciły opaskę ogonową, następnie pasmo ciała, a na końcu opaskę na głowę, dając w ten sposób cztery możliwe kombinacje:

• trzy pasy (głowa, ciało i ogon)
• dwa pasy (głowa i ciało)
• jeden zespół (sam szef)
• brak zespołu.

Patrząc na wzorce, które się rozwinęły, jasne jest, że różnorodność jest ograniczona: podczas gdy cztery wymienione powyżej kombinacje są widoczne, mechanizmy biologiczne nie pozwalają gatunkom na posiadanie innych - na przykład pojedynczego paska na ogonie.

I odejdą od ewolucji

Aby zrozumieć, dlaczego niektóre kombinacje pasków nie istnieją w błazenkach, przyjrzeliśmy się rozwojowi dwóch gatunków z dwoma różnymi kolorowymi wzorami w wieku dorosłym, A. ocellaris, który ma trzy paski i A. frenatus, który ma tylko jeden pasek na głowie.

Paski w A. ocellaris pojawiają się w dobrze zdefiniowanej kolejności podczas transformacji z larwy na młodą dorosłą - najpierw głowy, potem ciała, a na końcu ogona. Oznacza to, że w odwrotnej kolejności zniknęły one dla niektórych gatunków podczas procesu ewolucji.

Zobacz także: Ta ryba robota stworzona przez MIT będzie badać delikatne rafy koralowe świata

Druga zaskakująca obserwacja była taka A. frenatus pokazuje taki sam rozwój jak A. ocellaris w stadium larwalnym, z kolejnym pojawieniem się trzech białych pasm od głowy do ogona, podczas gdy dorosłe osobniki mają tylko jedno. Te pasma są następnie tracone w odwrotnej kolejności niż ewoluowały, od ogona do głowy.

Wyniki te sugerują, że chronologiczna utrata pasm podczas ewolucji była ograniczona przez sekwencję pojawienia się pasm podczas rozwoju i że istnieje silny związek między filogenezą (historią ewolucyjną) a ontogenezą (rozwój indywidualny). Prowadzi to do hipotezy, że tworzenie pasma jest kontrolowane przez precyzyjny mechanizm genetyczny i zależy od biegunowości przednio-tylnej ryby. Mechanizmy te nie zostały jeszcze odkryte.

Wreszcie, po co są paski?

Aby odpowiedzieć na to pytanie, porównaliśmy różnorodność wzorów z białymi paskami spotykanych w naturalnych społecznościach błazenków z różnorodnością występującą w społecznościach, w których różnorodność wzorów białych pasków byłaby rozłożona całkowicie losowo. Dzięki tym symulacjom byliśmy w stanie wykazać, że prawdopodobieństwo posiadania gatunków błazenków o tej samej liczbie pasm w tym samym regionie było bardzo rzadkie.

Kilka czynników ekologicznych może wpływać na ten nielosowy rozkład i jest prawdopodobne, że liczba białych pasm pozwala gatunkom błazenków na wzajemne rozpoznawanie się. To uznanie jest niezbędne w organizacji społecznej tych ryb, które żyją wśród ukwiałów, gdzie może współistnieć kilka gatunków. I to właśnie to uznanie pozwala Nemo i jego ojcu odnaleźć się na drugim końcu oceanu - szczęśliwe zakończenie dla wszystkich.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w języku francuskim.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w The Conversation przez Pauline Salis, Bruno Frederich i Vincent Laudet. Przeczytaj oryginalny artykuł tutaj.