Почему камбала плоская
Камбалообразные — одни из самых необычных позвоночных животных на нашей планете. Они начинают жизнь полностью симметричными, как и любая другая рыба, но проходят впечатляющую метаморфозу: симметричная личинка превращается в асимметричного малька, глаза которого оказываются на одной стороне головы.
При переходе от жизни в открытой воде к обитанию и питанию на морском дне происходит второе изменение: сторона камбалы, обращённая ко дну, теряет пигмент кожи. Эти преобразования требуют радикальных изменений как в физиологии, так и в поведении.
Загадка для Дарвина
Загадка того, как эти изменения могли произойти в ходе эволюции, давно интригует учёных. Даже Дарвин не смог объяснить «замечательную особенность» анатомии камбалы. Международная группа исследователей раскрыла ключевые механизмы, управляющие метаморфозой.
Команду возглавлял биохимик Манфред Шартль, заведующий кафедрой физиологической химии Биоцентра Вюрцбургского университета, вместе со своим бывшим студентом Сунлинем Ченом из Института рыбного хозяйства Жёлтого моря в Китае. Учёные опубликовали результаты в текущем выпуске журнала Nature Genetics.
Два ключевых фактора
«Мы недавно секвенировали геном японской камбалы (Paralichthys olivaceus) и её дальнего родственника — морского языка (Cynoglossus semilaevis)», — объясняет Манфред Шартль. Сравнение двух геномов дало ключ к пониманию генетических основ радикальных физиологических изменений.
Сосредоточившись на генах, активных во время метаморфозы, учёные определили ключевой триггер развития: ретиноевую кислоту. «Ретиноевая кислота отвечает за изменения пигментации кожи у камбал и взаимодействует с гормоном щитовидной железы, который заставляет оба глаза мигрировать на одну половину тела», — резюмирует Шартль основные результаты работы.
Свет также играет центральную роль в этом процессе, как с удивлением выяснили исследователи. Они обнаружили, что те же пигменты, которые улавливают свет в глазу, экспрессируются в коже личинок камбалы. «Они ощущают разницу в освещённости, чтобы регулировать концентрацию ретиноевой кислоты», — говорит Шартль. Это, в свою очередь, влияет на гормон щитовидной железы и способствует генерации асимметрии.
Польза для рыбной промышленности
В исследовании участвовали учёные из различных научно-исследовательских институтов Китая. Они получили финансовую поддержку, в частности, от Министерства сельского хозяйства КНР. Помимо научных причин, здесь есть экономическая подоплёка: камбала — высокоценная пищевая рыба и, соответственно, дорогая. Чтобы удовлетворить растущий спрос, Китай эксплуатирует огромные рыбоводческие хозяйства, производящие более половины мировой аквакультурной рыбы.
Однако сбои в метаморфозе — частая проблема в аквакультуре камбалы, приводящая к многомиллионным убыткам в производстве.
Понимание того, как развиваются эти уникальные существа, не только решает давнюю эволюционную загадку, но и служит рыбной промышленности, помогая прокормить непрерывно растущее население.