Proč má Nemo 3 bílé pruhy? Biologové váží

Korálové ryby jsou známé svou velkou rozmanitostí barev a vzorů, z nichž každá je překvapivější než další. Příklady zahrnují butterflyfish mědi (Chelmon rostratus, který má černé „oko“ na svém těle), modrý tang (Paracanthurus hepatus) a Picasso triggerfish (Rhinecanthus aculeatus), jehož jméno je spojeno se vzory jasných barev na jeho stranách.

Jeden z nejslavnějších příkladů korálových ryb je clownfish, který hrál v animovaném filmu Pixar Hledá se Nemo Tato malá ryba, která žije v symbióze s sasanky, je snadno rozpoznatelná díky jasně oranžovému tělu a širokým bílým pruhům.

I přes popularitu korálových ryb a jejich širokou distribuci nerozumíme, proč mají takové nesčetné a různé barevné vzory. Přesněji řečeno, jak vznikají vzory a jaké jsou role barev? K zodpovězení těchto otázek se výzkumný tým z observatoře Banyuls-sur-Mer (Francie) a Univerzity v Liège (Belgie) rozhodli studovat clownfish a jeho bratrance. Studie byla publikována ve vydání časopisu v září 2018. t Biologie BMC.

Nemo, alias Amphiprion ocellaris, patří do skupiny clownfish, která zahrnuje asi 30 druhů. Jejich barevný vzor se vyznačuje žlutou, oranžovou, hnědou nebo černou barvou se svislými bílými pruhy složenými z buněk odrážejících světlo, nazývaných iridofory.

Kromě jiných fyzikálních vlastností se druhy klaunů vyznačují počtem svislých bílých pruhů. Některé druhy tedy nemají žádné pruhy (Ephippium amfiprionu), jen jeden (Amphiprion frenatus), nebo jen dvě (Amphiprion sebae). Amphiprion ocellaris, slavný Nemo, má tři pruhy. Co může vysvětlit rozdíl v počtu pásem mezi těmito druhy?

Pojďme spočítat pruhy

Abychom porozuměli mechanismu vedoucímu k různorodosti vzorů pigmentů, seskupili jsme každý druh clownfish podle jejich počtu vertikálních pásem. Genetická analýza integrující evoluční historii clownfish ukázala, že jejich společný předek měl tři bílé kapely, a že během jejich diverzifikace, clownfish linky postupně ztratily ocas kapelu, pak kapela těla, a nakonec hlava kapela, tak dávat čtyři možné kombinace: t

• tři kapely (hlava, tělo a ocas)
• dvě kapely (hlava a tělo)
• jedna kapela (hlava sama)
• žádné pásmo.

Při pohledu na vzory, které se vyvinuly, je zřejmé, že rozmanitost je omezena: zatímco čtyři výše uvedené kombinace jsou viditelné, biologické mechanismy neumožňují druhům mít jiné - například jediný pruh na ocase.

A pryč oni jdou přes kurs evoluce

Abychom pochopili, proč některé kombinace proužků v clownfish neexistují, podívali jsme se na vývoj dvou druhů se dvěma různými barevnými vzory v dospělosti, A. ocellaris, který má tři pruhy a A. frenatus, který má na hlavě pouze jeden proužek.

Proužky A. ocellaris objeví se v dobře definovaném pořadí během jeho přeměny z larvy na mladého dospělého - nejprve na hlavu, pak na tělo a nakonec na ocas. To znamená, v opačném pořadí, že zmizely pro některé druhy během procesu evoluce.

Viz také: Tento MIT-Made Robot Fish bude studovat světové křehké korálové útesy

Druhé překvapivé pozorování bylo A. frenatus ukazuje stejný vývoj jako A. ocellaris ve stadiu larvy, s postupným výskytem tří bílých pruhů od hlavy k ocasu, zatímco dospělí jedinci mají pouze jeden. Tyto pásy jsou pak ztraceny v opačném pořadí, než se vyvinuly, od ocasu k hlavě.

Tyto výsledky naznačují, že chronologická ztráta pásů během evoluce byla omezena sledem vzhledu pásů během vývoje a že existuje silná vazba mezi fylogenezí (evoluční historie) a ontogenezí (individuální vývoj). To vede k hypotéze, že tvorba pásma je řízena přesným genetickým mechanismem a závisí na antero-posteriorní polaritě ryb. Tyto mechanismy ještě nebyly objeveny.

Konečně, jaké jsou pruhy?

Pro zodpovězení této otázky jsme srovnávali rozmanitost vzorů bílých pruhů, které se vyskytují v přirozených společenstvech clownfish, s různorodostí nalezenou v komunitách, kde by byla různorodost vzorů bílých pruhů rozdělena zcela náhodně. Prostřednictvím těchto simulací jsme dokázali ukázat, že pravděpodobnost výskytu druhů clownfish se stejným počtem pásem ve stejné oblasti byla velmi vzácná.

Toto ne náhodné rozdělení může ovlivnit několik ekologických faktorů a je pravděpodobné, že počet bílých pásů umožňuje druhům clownfish rozpoznat se navzájem. Toto uznání je nezbytné v sociální organizaci těchto ryb, které žijí mezi sasanky, kde může koexistovat několik druhů. A právě toto uznání umožňuje Nemovi a jeho otci, aby se našli na druhém konci oceánu - šťastný konec pro jednoho a všechny.

Tento článek byl původně publikován ve francouzštině.

Tento článek byl původně publikován na Konverzaci Pauline Salis, Bruno Frederich a Vincent Laudet. Přečtěte si originální článek zde.