Как рыба-фугу обзавелась своими причудливыми шипами

Рыбы-фугу известны своими странными и экстремальными кожными украшениями, но происхождение колючих структур кожи, известных как шипы, во многом оставалось загадкой. Теперь исследователи определили гены, ответственные за эволюцию и развитие шипов у рыб-фугу, в исследовании, опубликованном 25 июля в журнале iScience. Оказалось, что этот процесс довольно похож на то, как другие позвоночные обретают волосы или перья, и, возможно, позволил рыбам-фугу занять уникальные экологические ниши.

Исследователи из Университета Флориды под руководством Гарета Фрейзера проследили развитие шипов у эмбрионов рыб-фугу. Изначально они предполагали, что шипы формируются из чешуи, но обнаружили, что шипы уникальны в своем развитии и не происходят от чешуи. Ключевое открытие: развитие шипов у фугу зависит от той же сети генов, которые обычно экспрессируются при формировании перьев и волос у других позвоночных.

Используя CRISPR-Cas9 и другие генетические методы, ученые заблокировали определенные гены — классические маркеры развития кожных придатков. Это позволило уменьшить количество шипов у рыб-фугу, а также ослабить ограничение на их расположение.

В норме шипы локализованы в определенных областях тела фугу, что, по мнению Фрейзера, усиливает защиту. При раздувании, когда рыба заглатывает воду или воздух, кожа, особенно на брюхе, растягивается и становится уязвимой. Шипы укрепляют раздутое брюхо. У некоторых видов фугу все шипы на теле исчезли, остались только брюшные.

Разнообразие в покрытии шипами, вероятно, имеет экологические причины. Изменения в покрытии и морфологии шипов могут позволять рыбам-фугу осваивать новые доступные экологические ниши, что особенно важно в условиях меняющегося климата.

Дальнейшие усилия команды направлены на секвенирование и выявление различий в геноме, которые отвечают за разнообразие покрытия шипами, их морфологию и переход от чешуи к шипам. Изучение этих «невероятно разных» рыб может дать ключи к пониманию механизмов, позволяющих создавать такие необычные структуры.