Чому у Немо є 3 білі смуги? Біологи зважують

Коралові риби відомі своєю великою різноманітністю кольорів і візерунків, кожен більш дивний, ніж наступний. Приклади включають риб'ячу рибу (мідь) Челмон ростратус, що має чорне "око" на своєму тілі), синій t Paracanthurus hepatus) і спусковий ривок Пікассо (Rhinecanthus aculeatus), чиє ім'я пов'язане з візерунками яскравих кольорів з боків.

Одним з найвідоміших прикладів коралових риб є риба-клоун, яка знялася в анімаційному фільмі Pixar В пошуках Немо Ця маленька рибка, яка живе в симбіозі з морською анемоною, легко впізнається завдяки яскравому помаранчевому тілу і широким білим смугам.

Незважаючи на популярність і широке розповсюдження коралових риб, ми ще не розуміємо, чому вони мають таку безліч і різних колірних моделей. Точніше, як формуються закономірності і які ролі кольорів? Щоб відповісти на ці питання, дослідницька група з обсерваторії Баньюльс-сюр-Мер (Франція) і університету Льеж (Бельгія) вирішила вивчити рибу-клоуна та його двоюрідних братів. Дослідження було опубліковано у випуску журналу у вересні 2018 року BMC Biology.

Немо, псевдонім Amphiprion ocellaris, відноситься до групи риби-клоуна, до якої входить близько 30 видів. Їх кольорова картина характеризується жовтим, оранжевим, коричневим або чорним кольором з вертикальними білими смугами, що складаються з світловідбивних клітин, що називаються іридофорами.

Поряд з іншими фізичними характеристиками, види риби-клоуна відрізняються кількістю вертикальних білих смуг. Таким чином, деякі види не мають смуг (Amphiprion ephippium), тільки один (Amphiprion frenatus), або лише два (Amphiprion sebae). Amphiprion ocellaris, знаменитий Немо, має три смуги. Що може пояснити різницю в кількості смуг між цими видами?

Давайте порахувати смуги

Щоб зрозуміти механізм, що веде до різноманітності пігментних моделей, ми згрупували кожного виду риби-клоуна за кількістю вертикальних смуг. Генетичний аналіз, що інтегрує еволюційну історію риби-клоуна, показав, що їхній спільний предок мав три білі смуги, і що під час їхньої диверсифікації лінії риби-клоуна послідовно втрачали смугу хвоста, потім групу тіла і, нарешті, головну смугу, даючи чотири можливі комбінації:

• три смуги (голова, тіло і хвіст)
• дві смуги (голова та тіло)
• одна смуга (лише голова)
• немає групи.

Розглядаючи розвинені закономірності, зрозуміло, що різноманітність обмежується: у той час як перелічені вище чотири комбінації видно, біологічні механізми не дозволяють виду мати інших - наприклад, одну смужку на хвості.

І вони йдуть по ходу еволюції

Щоб зрозуміти, чому в рибі-клоуні не існує жодних комбінацій смуг, ми розглянули розвиток двох видів з двома різними кольоровими візерунками у зрілому віці, A. ocellaris, яка має три смуги, і A. frenatus, яка має тільки одну смужку, на голові.

Смуги в A. ocellaris з'являються в чітко визначеному порядку при його перетворенні з личинки на молодих дорослих - спочатку на голову, потім на тіло і, нарешті, на хвіст. Тобто в зворотному порядку вони зникли для деяких видів під час процесу еволюції.

Див. Також: Робот-риба MIT-Made вивчатиме світлі коралові рифи світу

Друге дивовижне спостереження - це A. frenatus показує той самий розвиток, що і A. ocellaris у стадії личинки, з послідовною появою трьох білих смуг від голови до хвоста, а у дорослих - лише одна. Ці смуги потім втрачаються в зворотному порядку, ніж вони розвивалися, від хвоста до голови.

Ці результати свідчать про те, що хронологічна втрата смуг під час еволюції була обмежена послідовністю появи смуг під час розвитку і що існує міцна зв'язок між філогенезом (еволюційною історією) і онтогенезом (індивідуальним розвитком). Це призводить до гіпотези, що формування смуги контролюється чітким генетичним механізмом і залежить від передньо-задньої полярності риби. Ці механізми ще не відкриті.

Нарешті, для чого полягають смуги?

Щоб відповісти на це питання, ми порівнювали різноманітність моделей білої смуги, знайдених у природних спільнотах риби-клоуна, з різноманітністю, виявленою в громадах, де різноманітність візерунків білої смуги буде розподілятися повністю випадково. Завдяки цим моделюванням ми змогли показати, що ймовірність наявності видів риби-клоуна з однаковою кількістю смуг в одній і тій же області була дуже рідкісною.

Деякі екологічні фактори можуть впливати на цей невипадковий розподіл, і цілком імовірно, що кількість білих смуг дозволяє видам риби-клоуна розпізнавати один одного. Це визнання є істотним у соціальній організації цих риб, які живуть серед анемонів, де кілька видів можуть співіснувати. І саме це визнання дозволяє Немо і його батькові знайти один одного на іншому кінці океану - щасливий кінець для всіх і всіх.

Ця стаття спочатку була опублікована французькою мовою.

Ця стаття була спочатку опублікована на бесіді Поліна Саліс, Бруно Фредеріх і Вінсент Лаудет. Читайте оригінальну статтю тут.