Prečo má Nemo 3 biele pruhy? Biológovia odvážia

Koralové ryby sú známe svojou veľkou rozmanitosťou farieb a vzorov, z ktorých každá je prekvapujúcejšia ako ďalšia. Medzi príklady patrí meďnatý motýľ (Chelmon rostratus, ktorý má čierne „oko“ na svojom tele), modrý tang (Paracanthurus hepatus) a Picasso triggerfish (t Rhinecanthus aculeatus), ktorého názov je spojený so vzormi jasných farieb na jeho stranách.

Jedným z najznámejších príkladov koralových rýb je clownfish, ktorý hral v animovanom filme Pixar Hľadá sa Nemo Táto malá ryba, ktorá žije v symbióze s sasanky, je ľahko rozoznateľná vďaka jasnému oranžovému telu a širokým bielym pruhom.

Napriek popularite a širokej distribúcii koralových rýb ešte nerozumieme, prečo majú také nespočetné a odlišné farebné vzory. Presnejšie povedané, ako sa vytvárajú vzory a aké sú úlohy farieb? Na zodpovedanie týchto otázok sa výskumný tím z observatória Banyuls-sur-Mer (Francúzsko) a Univerzity v Liège (Belgicko) rozhodol študovať clownfish a jeho bratrancov. Štúdia bola publikovaná v septembri 2018 vo vydaní časopisu Biologia BMC.

Nemo, alias Amphiprion ocellaris, patrí do skupiny clownfish, ktorá zahŕňa asi 30 druhov. Ich farebný vzor sa vyznačuje žltou, oranžovou, hnedou alebo čiernou farbou s vertikálnymi bielymi pruhmi zloženými z buniek odrážajúcich svetlo nazývaných iridofóry.

Okrem iných fyzikálnych charakteristík sa druhy clownfish odlišujú podľa počtu vertikálnych bielych pruhov. Niektoré druhy teda nemajú pruhy (Ephippium amfiprion), len jeden (Amphiprion frenatus), alebo len dve (Amphiprion sebae). Amphiprion ocellaris, slávny Nemo, má tri pruhy. Čo môže vysvetliť rozdiel v počte pásiem medzi týmito druhmi?

Poďme počítať pruhy

Aby sme pochopili mechanizmus vedúci k rôznorodosti pigmentových vzorov, zoskupili sme každý druh clownfish podľa ich počtu vertikálnych pásov. Genetická analýza integrujúca evolučnú históriu clownfish odhalila, že ich spoločný predok mal tri biele kapely, a že počas ich diverzifikácie, clownfish linky postupne stratili chvostovú kapelu, potom kapelu tela, a nakoniec hlavovú kapelu, čím poskytli štyri možné kombinácie:

• tri pásy (hlava, telo a chvost)
• dve kapely (hlava a telo)
• jedna skupina (hlava sama)
• žiadne pásmo.

Pri pohľade na vzory, ktoré sa vyvinuli, je jasné, že rozmanitosť je obmedzená: zatiaľ čo sú uvedené štyri kombinácie uvedené vyššie, biologické mechanizmy neumožňujú druhému, aby mal iné - napríklad jeden prúžok na chvoste.

A prechádzajú cez cestu evolúcie

Aby sme pochopili, prečo niektoré kombinácie prúžkov v clownfish neexistujú, pozreli sme sa na vývoj dvoch druhov s dvoma rôznymi farebnými vzormi v dospelosti, A. ocellaris, ktorý má tri pruhy a A. frenatus, ktorý má na hlave len jeden prúžok.

Prúžky v A. ocellaris objavujú sa v presne definovanom poradí počas jeho premeny z larvy na mladého dospelého - najprv na hlavu, potom na telo a nakoniec na chvost. To znamená, v opačnom poradí, že zmizli pre niektoré druhy počas procesu evolúcie.

Pozri tiež: Tento MIT Robot Fish bude študovať svetové krehké koralové útesy

Druhé prekvapujúce zistenie bolo A. frenatus vykazuje rovnaký vývoj ako v t A. ocellaris v štádiu lariev, s postupným výskytom troch bielych pásikov od hlavy k chvostu, zatiaľ čo dospelí jedinci majú len jeden. Tieto pásy sa potom stratia v opačnom poradí, ako sa vyvinuli, od chvosta k hlave.

Tieto výsledky naznačujú, že chronologická strata pásov počas evolúcie bola obmedzená sledom vzhľadu pásov počas vývoja a že existuje silná väzba medzi fylogenéziou (evolučná história) a ontogenézou (individuálny vývoj). To vedie k hypotéze, že tvorba pásma je riadená presným genetickým mechanizmom a závisí od antero-posteriornej polarity rýb. Tieto mechanizmy ešte neboli objavené.

Na záver, aké sú pruhy?

Na zodpovedanie tejto otázky sme porovnávali rôznorodosť vzorov bielych pruhov nachádzajúcich sa v prirodzených spoločenstvách clownfish s rôznorodosťou, ktorá sa nachádza v komunitách, kde by sa rôznorodosť vzorov bieleho pruhu rozdelila úplne náhodne. Prostredníctvom týchto simulácií sme dokázali ukázať, že pravdepodobnosť výskytu druhov clownfish s rovnakým počtom pásiem v tej istej oblasti bola veľmi zriedkavá.

Toto ne náhodné rozdelenie môže ovplyvniť niekoľko ekologických faktorov a je pravdepodobné, že počet bielych pásov umožňuje, aby sa druhy clownfish navzájom rozpoznávali. Toto uznanie je nevyhnutné v sociálnej organizácii týchto rýb, ktoré žijú medzi sasankami, kde môže koexistovať niekoľko druhov. A práve toto uznanie umožňuje Nemovi a jeho otcovi, aby sa našli na druhom konci oceánu - šťastný koniec pre jedného a všetkých.

Tento článok bol pôvodne publikovaný vo francúzštine.

Tento článok bol pôvodne uverejnený na Konverzácii Pauline Salis, Bruno Frederich a Vincent Laudet. Prečítajte si pôvodný článok.