Генетические переключатели помогают малькам рыб-"Немо" адаптировать физиологию к жизни на коралловом рифе
Личинки коралловых рыб претерпевают серьёзные физиологические изменения за короткий период развития при переходе от расселения в открытом океане к оседлой жизни на рифе. К такому выводу пришла группа учёных под руководством Адама Дауни из Университета Джеймса Кука (Австралия). Исследование опубликовано 11 мая в открытом журнале PLOS Biology.
Взрослые коралловые рыбы живут на рифе, но их икру уносит в открытый океан. После вылупления личинки должны плыть против сильных течений, чтобы осесть на рифе — это энергозатратная задача. Осев на дно, они сталкиваются с ночной гипоксией (низким содержанием кислорода). Чтобы понять, как личинки справляются с этими противоположными вызовами, учёные ежедневно измеряли скорость плавания, потребление кислорода и устойчивость к гипоксии у личинок коричной рыбы-клоуна (Amphiprion melanopus) в лаборатории — от вылупления до 9-го дня, когда обычно происходит оседание.
Результаты измерений:
- Скорость плавания увеличилась с 3 длин тела в секунду при вылуплении до 10 длин тела в секунду к 9-му дню.
- Скорость потребления кислорода снизилась, а устойчивость к гипоксии возросла примерно на 5-й день.
Команда провела секвенирование mRNA личинок разного возраста, чтобы изучить изменения активности генов. Физиологические изменения коррелировали с производством разных субъединиц гемоглобина. Активность 2470 генов изменилась в ходе развития, с наибольшим сдвигом между 4-м и 9-м днём после вылупления. Это включало повышенную экспрессию кислород-связывающих молекул: миоглобина, цитоглобина и нейроглобина.
Выводы:
Относительно размера тела личинки коричной рыбы-клоуна демонстрируют самую высокую скорость потребления кислорода среди всех изученных костистых рыб, что лежит в основе их исключительных плавательных способностей. Авторы предполагают, что изменения в активности генов позволяют личинкам переключиться с субъединиц гемоглобина, доставляющих большое количество кислорода к тканям для плавания, на другие субъединицы, которые помогают им справляться с гипоксическими условиями на дне рифа.
Цитата автора:
Адам Дауни добавляет: «Личинки рыб-анемонов — это миниатюрные атлеты, способные плыть против океанских течений и найти свой дом на коралловом рифе. Приближаясь к рифу, они снижают скорость потребления кислорода, а их гемоглобин меняется, чтобы переносить низкий уровень кислорода, характерный для их новых коралловых домов ночью».