Как рыба-фугу обзавелась клювом

Учёные выяснили происхождение необычного клюва рыб-фугу, что даёт новые подсказки о том, как могут эволюционировать такие уникальные структуры.

Рыбы-фугу принадлежат к группе, включающей спинорогов, кузовков и рыб-лун. У них одни из самых необычных зубов, которые можно увидеть под водой. Самой причудливой, однако, является "клюв" рыб-фугу. Он состоит из клювовидных зубных пластин и используется для дробления и разрезания добычи.

Команда под руководством Гарета Фрейзера из Университета Шеффилда, включая учёных из Музея естественной истории Ральфа Брица, Зерину Йохансон и Энди Холл, а также Мойю Смит из Королевского колледжа Лондона, сообщила о своих выводах в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Нормальные зубы в начале

Личинки рыб-фугу имеют нормальные конические зубы. Учёные исследовали, как развиваются зубы и какие гены за это отвечают. Они изучили молодь рыб-фугу, которая начинает жизнь с нормальных конических зубов, сделав сотни снимков развивающихся рыб. Они идентифицировали различные стадии развития зубов, окрашивая зубные структуры в красный цвет, чтобы легко видеть изменения.

Они обнаружили, что клюв формируется в результате странной модификации всего 4 передних зубов. На первом этапе отдельные зубы росли точно в то же время и в тех же позициях, что и у других костистых рыб. Это так называемые зубы первого поколения, которые со временем стираются. Эта схема развития сохранялась более 400 миллионов лет, со времени последнего общего предка фугу и других рыб, таких как двоякодышащие.

4 передних зуба

Следующая стадия затрагивает 4 передних зуба. Под ними развиваются замещающие зубы совершенно другой формы, образующие полосы, которые тянутся вдоль всей челюсти. Первая полоса развивается, когда личинка достигает длины около 5 мм. Под ней формируются новые полосы, создавая стопку, которая в конечном итоге заменяет зубы первого поколения после их износа. Это и становится структурой клюва.

Генная "доводка"

Команда предполагала, что это изменение может быть связано с новой генной сетью. Однако оказалось, что изменение инициируется небольшой модификацией в ходе нормального процесса развития зубов, следующего существующему генетическому шаблону, возникшему по крайней мере 400 миллионов лет назад. Единственная разница в том, что гены экспрессируются по всей длине челюсти, а не ограничены одной небольшой областью.

"То, что кажется большим эволюционным скачком, на самом деле оказывается серией крошечных шагов в развитии", — говорит ихтиолог Ральф Бриц. "Наше исследование показывает, как эволюция может производить сильно модифицированные морфологические структуры, лишь слегка "подправляя" программы развития. Наши результаты хорошо суммируются латинской фразой "Natura non facit saltus" — Природа не делает скачков".