Secretele uimitoare ale modului în care își câștigă dungile peștii clovni

Amphiprion percula, o specie de pește clovn fotografiată în Golful Kimbe, Papua Noua Guinee. Credit: Tane Sinclair-Taylor

Un studiu PNAS constată că dungi albe distincte sub formă de pești clovn se formează la rate diferite, în funcție de gazdele lor de anemone marine.

  • Speciile de pește clovn își dezvoltă dungile albe caracteristice, sau bare, în timpul procesului de metamorfozare
  • Cercetătorii au descoperit acum că barele albe se formează la viteze diferite, în funcție de anemona de mare locuită de peștele clovn
  • Hormonii tiroidieni, importanți pentru metamorfoză, controlează viteza de formare a barelor albe
  • Nivelul hormonilor tiroidieni este mai mare la peștii clovni care trăiesc în anemona covorului uriaș comparativ cu peștii clovni care trăiesc în magnifica anemonă de mare
  • Peștii clovni care trăiesc în anemona covorului gigant prezintă, de asemenea, o activitate crescută a dioxidului, o genă implicată în formarea hormonilor tiroidieni.

Peștii clovni carismatici, peștii de recif de corali, renumiți de filmul Finding Nemo, sunt ușor de recunoscut prin dungile lor albe. Aceste dungi, pe care oamenii de știință le numesc bare, apar ca pești clovn care se maturizează din larvele adulte într-un proces numit metamorfoză, dar modul în care se formează aceste modele distinctive a rămas un mister pentru o lungă perioadă de timp.

Acum, un nou studiu a constatat că viteza acestor bare albe depinde de speciile de anemone de mare locuite de peștii clovni. Oamenii de știință au descoperit, de asemenea, că hormonii tiroidieni, care joacă un rol cheie în metamorfoză, determină cât de repede apar dungile lor, prin modificări ale activității unei gene numite duox.

„Metamorfozarea este un proces important pentru peștii clovni – le schimbă aspectul și, de asemenea, mediul în care trăiesc, deoarece larvele de pești clovni părăsesc viața în largul oceanului și se stabilesc în recif”, a declarat autorul principal, profesorul Vincent Laudet, care conduce Unitatea Marine Eco-Evo-Devo de la Universitatea Absolventă a Institutului de Știință și Tehnologie (OIST) din Okinawa. „Înțelegerea modului în care se modifică metamorfozele în funcție de gazda anemonei de mare ne poate ajuta să răspundem nu numai la întrebările legate de modul în care se adaptează la aceste medii diferite, ci și de modul în care le afectează alte presiuni de mediu, cum ar fi schimbarea climatului.

În studiu, publicat pe 24 mai 2021 la PNAS, o echipă de cercetători de la Centrul de Cercetare Insulară și Observatorul de Mediu (CRIOBE) din Franța a efectuat primul studiu al speciilor de pești clovni, Percula amphhiprion, în Golful Kimbe, Papua Noua Guinee.

Specii de anemone de mare

Specia de pește clovn, Amphiprion percula, se bazează fie pe anemona de mare cu coadă lungă, Heteractis magnifica (stânga), fie pe Stichodactyla gigantea (cortul drept) ca gazdă. Anemonele de mare, înarmate cu celule toxice și spinoase pe tentacule, protejează peștii clovni de prădătorii recifelor. Peștele clovn protejează, de asemenea, anemona de mare de prădători și oferă gazdei sale nutriție și oxigenare. Credit: Kina Hayashi

Peștii clovni de acolo pot trăi fie în magnifica anemonă de mare, heteractis Majestic, sau anemona covorului gigant mai toxică, Stichodactyla gigantea.

În timpul inspecției, echipa a făcut o observație foarte interesantă; tinerii pești clovn care trăiesc în anemona covorului uriaș și-au câștigat mai rapid barele albe adulte decât peștii clovni care trăiesc în magnifica anemonă de mare.

Peștele clovn își dezvoltă fâșiile la rate diferite

În timpul metamorfozei, peștele clovn, Amphiprion percula, devine portocaliu vibrant și dezvoltă trei bare albe la rând, de la cap până la coadă. Rata la care se formează barele depinde de anemona de mare locuită de peștii clovni. Peștii clovni care trăiesc în anemona cu coadă lungă, Heteractis magnifica, (stânga) au mai puține dungi decât peștii clovni de aceeași vârstă și dimensiune care trăiesc în covorul mai scurt. anemonă de stil, Stichodactyla gigantea (dreapta). Imaginea arată aspectul tipic al unui pește clovn între 150-200 de zile. Credit: Fiona Lee, Academia Sinica, Taiwan

„Am fost foarte interesați să înțelegem nu numai de ce formarea barelor are loc mai repede sau mai lent în funcție de anemona de mare, ci și ceea ce determină aceste diferențe”, a spus primul autor Dr. Pauline Salis, cercetător postdoctoral la Observatoire Océanologique de Banyuls-sur-Mer, Universitatea Sorbona din Paris, studiază modelarea culorilor la peștii de recif de corali.

În laborator, echipa a lucrat cu peștele clovn, Amphiprion ocellaris, o rudă apropiată a lui Percula amphhiprion. S-au concentrat asupra hormonilor tiroidieni, despre care se știe că declanșează metamorfozarea la broaște.

Pește-clovn crescut în laborator

Peștele clovn, Amphiprion ocellaris, este una dintre puținele specii rare de pești de recif de corali care pot fi crescuți într-un laborator. Profesorul Laudet folosește specia pentru a studia hormonii care alcătuiesc strategii de istorie a vieții, inclusiv metamorfoză. Credit: OIST

Cercetătorii au tratat larvele de pește clovn cu diferite doze de hormoni tiroidieni. Cu cât doza de hormoni tiroidieni este mai mare, cu atât peștele clovn dezvoltă mai rapid barele albe, a raportat echipa. În schimb, atunci când cercetătorii au tratat peștele clovn cu un medicament care a împiedicat producerea de hormoni tiroidieni, formarea barelor a fost întârziată.

Barele albe se formează datorită celulelor pigmentare, numite iridofori, care exprimă un subgrup specific de gene. Hormonii tiroidieni au accelerat formarea barei albe prin activarea acestor gene iridofore, a descoperit echipa de cercetare.

Hormonii tiroidieni accelerează dezvoltarea barei albe în larvele Clownfish

Larvele de pești clovni tratați cu hormoni tiroidieni au format un număr mai mare de benzi într-o perioadă de dezvoltare anterioară, comparativ cu larvele martor care nu au fost tratate cu hormoni tiroidieni. Imaginea arată larvele de pește clovn de control (sus) și larvele la cinci zile după ce a primit o doză de hormoni tiroidieni (jos). Credit: Pauline Salis, primul autor

Apoi, oamenii de știință au testat dacă aceste observații erau adevărate pe teren. Când laboratorul CRIOBE s-a întors în Golful Kimbe, au transportat peștii clovni tineri din ambele specii de anemone de mare înapoi la Dr. Salis în Franța.

Nivelul hormonilor tiroidieni a fost mult mai mare la peștele clovn al anemonei covorului uriaș decât la peștele clovn al magnificei anemone marine, a confirmat dr. Salis.

Pentru a obține o perspectivă asupra cauzelor acestor niveluri crescute de hormoni tiroidieni, echipa a măsurat activitatea majorității genelor din genomul peștelui clovn.

„Marea surpriză a fost că din toate aceste gene, peștele-clovn avea doar 36 de gene care difereau de cele două specii de anemone de mare”, a spus profesorul Laudet. „Și una dintre aceste 36 de gene, numită duox, ne-a oferit un moment real de eureka. ”

Duox, care face din proteină o oxidază dublă, joacă un rol important în formarea hormonilor tiroidieni, au arătat cercetările anterioare. duox gena a arătat niveluri mai ridicate de activitate la peștii clovni ai anemonei covorului gigant, în comparație cu peștii clovni ai magnificei anemoni de mare.

Experimente suplimentare în colaborare cu profesorul David Parichy de la Universitatea din Virginia, SUA, au confirmat acest lucru duox este important pentru dezvoltarea celulelor pigmentare iridofore. Cand duox gena este inactivă în peștele zebră mutant, dezvoltarea celulelor pigmentare iridofore este întârziată, a constatat studiul.

Luate împreună, datele sugerează că există o activitate crescută a duox la peștii clovni care trăiesc în covorul masiv anemona duce la niveluri crescute de hormoni tiroidieni și, astfel, rata mai mare de formare a barei albe pe măsură ce celulele pigmentare iridofore se dezvoltă mai rapid.

Cu toate acestea, cercetarea ridică și mai multe întrebări pentru care oamenii de știință să răspundă, inclusiv motivul ecologic al acestei variații a ratei de formare a barei albe.

Acest lucru se poate datora faptului că anemona masivă a covorului este mai toxică, nivelul hormonilor tiroidieni crescând ca răspuns la stres, au speculat cercetătorii.

„Aici, la OIST, începem să explorăm câteva explicații posibile”, a spus profesorul Laudet. „Bănuim că aceste schimbări în formarea barei albe sunt doar vârful aisbergului și că există multe alte diferențe care ajută peștii clovni să se adapteze diferitelor gazde ale anemonei marine”.

Referință: „Hormonii tiroidieni reglează formarea și plasticitatea mediului înconjurător de bare albe în peștii clovni” de Pauline Salis, Natacha Roux, Delai Huang, Anna Marcionetti, Pierick Mouginot, Mathieu Reynaud, Océane Salles, Nicolas Salamin, Benoit Pujol, David M. Parichy, Serge Planes și Vincent Laudet, 24 mai 2021, Lucrările Academiei Naționale de Științe.
DOI: 10.1073 / pnas.2101634118

Finanțare: Agenția Națională de Cercetare, Institutul Național de Știință

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Inginerii dezvoltă o nouă tehnologie de tratare a apei care ar putea ajuta și exploratorii Marte

Un catalizator care distruge percloratul din apă poate curăța solul marțian. O echipă condusă de ingineri de la Universitatea din California Riverside a dezvoltat un...

Dezechilibrul energetic al Pământului s-a dublat

Faceți clic pe imaginea pentru a anima: Comparația estimărilor anuale suprapuse la intervale de 6 luni ale fluxului anual net de energie în atmosfera...

Modul în care celulele folosesc „pungile pentru gunoi” pentru a-și transporta deșeurile de reciclare

Descoperirile pot avea implicații importante pentru înțelegerea bolilor legate de vârstă. Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebys au obținut o perspectivă mai profundă...

Cercetătorii iau distribuția cheii cuantice din laborator

Dovezile pe teren arată că simpla funcționare a sistemului DCC cu rețeaua de telecomunicații existentă în Italia. Într-un nou studiu, cercetătorii au demonstrat un sistem...

Știința simplificată: ce sunt rețelele cuantice?

din Departamentul Energiei din SUA 17 iunie 2021 Părțile interesate din guvern, laboratoare naționale, universități și industrie s-au alăturat DOE Internet Quantum Project Workshop pentru a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.