Η πολυπλοκότητα των ψαρών: πέρα από τα βιοφωταύγεια

Τα ψαρόψαρα είναι από τα πιο παράξενα πλάσματα του ωκεανού. Αυτή η ομάδα κατοίκων βαθέων υδάτων είναι περισσότερο γνωστή για τα βιοφωταύγεια θέλγητρα που κρέμονται από το μέτωπό τους για να προσελκύουν αρπακτικά, αλλά έχουν επίσης εξελίξει ορισμένα χαρακτηριστικά που τους βοήθησαν να αψηφήσουν τις εξελικτικές πιθανότητες. Πιθανότατα προσάρμοσαν μεγαλύτερες σιαγόνες, μικρότερα μάτια και πιο συμπιεσμένα σχήματα σώματος για να επιβιώσουν στην σκληρή μπαθοπελαγική ζώνη του ωκεανού – 3.300 έως 13.000 πόδια κάτω από την επιφάνεια του ωκεανού. Τα ευρήματα αναφέρονται αναλυτικά στο α μελέτη που δημοσιεύτηκε στις 27 Νοεμβρίου στο περιοδικό Φύση Οικολογία & Εξέλιξη.

«Το ψαρονέφρι είναι ένα τέλειο παράδειγμα του πώς η ζωή μπορεί να καινοτομεί κάτω από ακραίους περιορισμούς», ο συν-συγγραφέας της μελέτης και εξελικτικός βιολόγος του Πανεπιστημίου Rice, Kory Evans. είπε σε δήλωση.

Αυτά τα παράξενα και αγκαθωτά πλάσματα έχουν τελειοποίησε την τέχνη του ψαρέματος βαθέων υδάτων με τα δύσκολα θέλγητρά τους, αλλά και να ανοίξουν ένα παράθυρο στο πώς λειτουργεί η εξέλιξη σε ένα τόσο αφιλόξενο και ανεξερεύνητο μέρος.

Στο μελέτημια ομάδα βιολόγων μελέτησε πώς η πεσκανδρίτσα–ή Lophiiformes–μετάβαση από ενδιαιτήματα στον πυθμένα της θάλασσας και στα ανοιχτά νερά της βαθιάς θάλασσας. Χρησιμοποίησαν δείγματα μουσείων για να αναλύσουν το DNA τους και τράβηξαν τρισδιάστατες εικόνες για να φτιάξουν το εξελικτικό δέντρο της πεσκανδρίτσας. Χρησιμοποίησαν τελικά τα γενετικά δεδομένα από 132 είδη, που αντιπροσωπεύουν περίπου το 38 τοις εκατό των περιγραφόμενων ειδών πεσκανδρίτσας. Τα γενετικά δεδομένα συμπληρώθηκαν από απολιθώματα που αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας μικρο-CT σαρώσεις. Αυτές οι εικόνες και το γενεαλογικό δέντρο επέτρεψαν στην ομάδα να εντοπίσει τις φυσικές αλλαγές και τις καινοτομίες που επέτρεψαν σε αυτά τα ζώα να ευδοκιμήσουν σε μια από τις πιο αφιλόξενες τοποθεσίες της Γης.

Η ομάδα διαπίστωσε ότι η πελαγική πεσκανδρίτσα βαθέων υδάτων-κάλεσε κερατοειδή– προέρχεται από έναν πρόγονο που κατοικούσε στον πυθμένα της θάλασσας. Αυτός ο πρόγονος ζούσε στον πυθμένα της ηπειρωτικής πλαγιάς του ωκεανού πριν μεταβεί στο ανοιχτά νερά της βαθύπελαγικής ζώνης. Αυτή η κίνηση έθεσε στη συνέχεια το σκηνικό για γρήγορες εξελικτικές αλλαγές. Στη συνέχεια, τα κερατοειδή ανέπτυξαν χαρακτηριστικά όπως μεγαλύτερα σαγόνια, μικρότερα μάτια και πλευρικά συμπιεσμένα σώματα. Αυτές οι προσαρμογές είναι όλες προσαρμοσμένες για να ζείτε σε ένα μέρος με περιορισμένους πόρους διατροφής και χωρίς ηλιακό φως.

Παρά αυτές τις αλλαγές, τα κερατοειδή παρουσίασαν επίσης μεγάλη μεταβλητότητα στα σχήματα του σώματος. Κυμαίνονται από το πιο οικείο στρογγυλό και σαν σφαίρα πεσκανδρίτσα μέχρι το μακρύ κερατοειδές «λυκόπαπα» με σαγόνι που μοιάζει με παγίδα. Σύμφωνα με την ομάδααυτή η ποικιλομορφία των σχημάτων του σώματος ήταν το πιο εκπληκτικό μέρος της μελέτης, επειδή η σκληρή βαθύπελαγική ζώνη δεν περιόρισε την εξέλιξη όπως αναμενόταν, παρά την έλλειψη οικολογικής ποικιλομορφίας μεταξύ άλλων ζωντανών όντων σε αυτήν τη ζώνη. Αντίθετα, αυτά τα κερατοειδή φαίνονται αρκετά διαφορετικά μεταξύ τους, περισσότερο από τους συγγενείς τους που κατοικούν στο βυθό. Αυτό υποδηλώνει ότι αντί να περιορίζονται από τις περιβαλλοντικές προκλήσεις της βαθιάς θάλασσας, τα κερατοειδή διερεύνησε νέες εξελικτικές δυνατότητες μέσω της διαφοροποίησης των μορφών του σώματός τους και του τρόπου με τον οποίο κυνηγούν.

«Με τα μοναδικά χαρακτηριστικά τους, όπως τα βιοφωταύγεια θέλγητρα και τα μεγάλα στοματικά κενά, η πεσκανδρίτσα βαθέων υδάτων μπορεί να είναι ένα από τα λίγα τεκμηριωμένα παραδείγματα προσαρμοστικής ακτινοβολίας στην περιορισμένη σε πόρους βαθύπελαγική ζώνη», είπε ο Έβανς. «Αυτά τα γνωρίσματα πιθανότατα έδωσαν στα ψαράκια ένα πλεονέκτημα στην εκμετάλλευση των σπάνιων πόρων και στην πλοήγηση στις ακραίες συνθήκες του περιβάλλοντός τους, αν και δεν έχουμε ισχυρά στοιχεία που να συνδέουν άμεσα αυτήν την ποικιλομορφία με αυτό το είδος εξειδίκευσης των πόρων».

Σύμφωνα με τον Έβανςη έρευνα αφήνει επίσης χώρο για την πιθανότητα ότι άλλες μη προσαρμοστικές δυνάμεις, όπως τυχαίες μεταλλάξεις, μπορεί επίσης να συνέβαλαν στην παρατηρούμενη μεταβλητότητα στο πεσκανδρίτσα.

[Related: This rare ‘Finding Nemo’ fish mysteriously washed up on a California beach.]

Όταν η ομάδα συνέκρινε πεσκανδρίτσα –μια ομάδα οργανισμών που πιστεύεται ότι έχουν εξελιχθεί από έναν κοινό πρόγονο– σε διαφορετικούς οικοτόπους, βρήκαν μερικά πιο απροσδόκητα αποτελέσματα. Κοίταξαν παράκτια είδη όπως βατράχιαπου ζουν σε περιβάλλοντα κοραλλιογενών υφάλων με τους ομολόγους τους στη βαθιά θάλασσα. Τα παράκτια βατράχια είχαν πολύ χαμηλότερους ρυθμούς εξελικτικής αλλαγής από τους συγγενείς τους που ζούσαν στη βαθύτερη θάλασσα.

«Η ιδέα ότι ένα φτωχό σε πόρους, ομοιογενές περιβάλλον –όπως το να περιβάλλεται από όλες τις πλευρές από τίποτα άλλο εκτός από νερό– θα παρήγαγε διαφορετικά σχέδια σώματος και κρανίου είναι πραγματικά αντιφατική σε αυτόν τον τομέα», συντάκτης της μελέτης και μεταδιδακτορικός συνεργάτης του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια, Irvine. Rose Faucher είπε σε δήλωση. «Όταν τα ψάρια έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά για να αλληλεπιδράσουν, όπως τα κοράλλια και τα φυτά σε ρηχά νερά ή η άμμος και οι βράχοι στον πυθμένα της θάλασσας, τότε θα περιμέναμε τα ψάρια να έχουν μεγάλη ποικιλία στο σχήμα. Αντίθετα, το βλέπουμε σε αυτά τα ψάρια βαθέων υδάτων που δεν έχουν τίποτα άλλο παρά νερό για να αλληλεπιδράσουν».

Σύμφωνα με την ομάδααυτή η μελέτη παρέχει πολύτιμες γνώσεις για το πώς όλη η ζωή –όχι μόνο η πεσκανδρίτσα– μπορεί να προσαρμοστεί σε ακραία περιβάλλοντα. Η βαθιά θάλασσα είναι ένα από τα λιγότερο κατανοητά οικοσυστήματα στη Γη, αλλά παίζει κρίσιμο ρόλο στη βιοποικιλότητα του πλανήτη και στον κύκλο του άνθρακα. Η καλύτερη κατανόηση του τρόπου επιβίωσης των οργανισμών σε αυτές τις συνθήκες μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να προβλέψουν πώς η ζωή αλλού μπορεί να ανταποκριθεί στις περιβαλλοντικές αλλαγές. Η έρευνα δείχνει επίσης ότι ακόμη και περιβάλλοντα με φτωχούς πόρους, όπως η βαθύπελαγική ζώνη, μπορούν να προκαλέσουν σημαντικές εξελικτικές αλλαγές, ανοίγοντας νέους δρόμους για τη μελέτη της εξέλιξης. Ή πιο απλά, η ζωή βρίσκει τον τρόπο.

PopSci’s Guide to Cyber ​​Monday

Οι καλύτερες εκπτώσεις, προσφορές της Cyber ​​Monday και ό,τι άλλο πρέπει να γνωρίζετε. Η ομάδα μας αφιερώνει εκατοντάδες συλλογικές ώρες αναζητώντας και αξιολογώντας κάθε συμφωνία που μπορούμε να βρούμε στο διαδίκτυο, εστιάζοντας σε καλοφτιαγμένα και αξιολογημένα προϊόντα για τιμές που είναι λογικές.