https://frosthead.com

Zašto je otrovna riba evoluirala užarenim ušima?

Leo Smith je 2003. secirao baršunastu ribu. Smith, evolucijski biolog sa Sveučilišta u Kansasu, pokušavao je razabrati odnose između riba koje se naziru poštom, naredbe koje uključuju baršunaste ribe, kao i jastrebove, kamene ribice i zloglasne lavove. Dok je kretao do gornje čeljusti baršuna, shvatio je nešto neobično - imao je poteškoća s uklanjanjem usne kosti.

"Na normalnoj ribi postoji malo vezivnog tkiva i možete raditi oštricom skalpela između gornje čeljusti i ove kosti", podsjeća Smith, čiji se rad usredotočuje na evoluciju otrovnih vrsta ribe i bioluminescenciju. „Imao sam samo strašan trenutak pokušavajući ga razdvojiti. Kad sam ga napokon razdvojio, primijetio sam da postoji ta stvar koja je sva grudasta i hrđava ... tada me je pogodilo da to mora biti neka vrsta mehanizma za zaključavanje. "

Da budemo fer, većina baršunastih riba već nalikuje bodljikavim, mrljivim mutantima, tako da dodatni skewer nije baš tako neobičan. Ali s obzirom na to da je Smith proveo godine proučavajući ribe u obliku pošte ( Scorpaeniformes ) - red koji dobiva njegovo zajedničko ime od koštanih ploča koje se nalaze na svakom obrazu - pomislili biste da bi prije uočio masivni šiljak. Nije. On i njegovi kolege nazvali bi ovo neobično novo otkriće "lakrimskom sabljom".

(FYI: Lachrymal dolazi od latinske riječi za "suza". Iako riba ne može plakati, to je još uvijek tehnički naziv kosti koja tvori očnu utičnicu.)

Smith i njegovi koautori iz Američkog društva ihtiologa i herpetologa prvi put opisuju ovaj neobični šiljak u časopisu Copeia - i čak izvještavaju o onom koji svijetli fluorescentno zeleno, malo svjetlosno svjetlo. Autori još uvijek ne mogu točno reći čemu služi privitak. Ali tvrde da ima potencijal dubokog preuređenja evolucijskog stabla Scorpaeniformes, mijenjajući ono što znamo o ovim vrlo otrovnim ribama.

Nalaz također postavlja pitanje: Kako je vrag toliko dugo ignorirao užareni, dodatak poput mača?

Inimicus_2.jpg Vrsta kamene ribe, pjegavi goul (Inimicus sinensis), zakopan u šljunku. (Leo Smith)

Lako je propustiti kamenicu. Istina po svom imenu, oni jako nalikuju stijenama, obloženi kaldrmom, vanjski dijelovi koji se ogledaju u podvodnoj ruševinama ili komadima korala. Ali zakoračite na jedno i nikad ga nećete zaboraviti.

U morima ima više otrovnih riba od zmija na kopnu - ili, doista, od svih otrova kralježnjaka zajedno - ali plavokosa je jedna od najcrnjivih vrsta na planeti. Udaranje jednog od tih morskih čudovišta može se osjećati kao nesrećna žrtva jednom prilikom, poput „udaranja čekićem po nozi i zatim ga ponovo i iznova trljajući o nokat.“ Iako je to neuobičajeno, ronioci su čak umrli i nakon takav susret.

Kamene ribe i njihovi rođaci također su čudesni na kamuflaži. Neki uzgajaju alge i hidroidne vrtove na svojim leđima, drugi mogu mijenjati boju po volji, a jedan, mamurni škorpion, na svom leđnom peraji ima vabu koja podsjeća na sitnu plivajuću ribu. Ova izuzetna stvorenja nalaze se uglavnom u tropskim vodama diljem Indo-Tihog oceana i prerušavaju se u plijen iz zasjede i izbjegavaju da postanu ručak.

Ali, lakrimalna sablja, jedinstveni aspekt ove ribe, nekako je previdjela. I iako nije svjetlosni sablja Star Wars ili oštrica Gospodara Prstenova, ova sablja može biti nešto još impresivnije. Zamislite složenu kralježnicu ispod ribljeg oka koja djeluje poput začara i šape, bočno se učvršćujući na mjestu poput dvije oštre ruke. "Oni zapravo niti ne pomiču sablju", kaže Smith. "Pomiču ispod kosti koja je s njim povezana mehanizmom za zaključavanje i onda je ta rotacija ono što ga zaključava."

Barem jedna vrsta - Centropogon australis, pasmina soma - sablja svijetli biofluorescentno vapno zeleno, dok ostatak ribe svijetli narančasto crveno pod određenim svjetlom.

Adam Summers, biomehaničar i specijalista za ribu sa Sveučilišta u Washingtonu, trenutno pokušava CT skenirati svih 40.000 vrsta riba. Ljeta, koja nije bila uključena u nedavnu studiju, već je skenirala 3052 vrste i 6.077 uzoraka, dok je godinama proučavala mnoge ribice obrađene poštu. I nikad nije primijetio sablju.

"Erektilna obrana u ribama zaista je česta", kaže Summers, koji je bio i znanstveni savjetnik u Pixar-ovom " Finding Nemo i Finding Dory" . On se ne odnosi na riblje penise, već na anatomske odbrambene mehanizme koji iskaču kada su određene vrste pod stresom ili prijete. "Ako ste ikad uhvatili ribu i pokušali je izvući s udice, znate da su dorzalni bodlji uspravni i da mogu izbaciti živo sranje iz vas, " kaže hehe, "ali da smo propustili onu koja je bila ispod oka —Sort sabre oka - prilično je suludo. “

Kako bi utvrdili da su ove ribe doista povezane izvan sablja, istraživači su u novoj studiji koristili slijed DNK kako bi potvrdili svoja otkrića. Gledajući 5.280 usklađenih nukleotida i koristeći 12 podskupina kao kontrole, izgradili su filogenetsko ili evolucijsko stablo. Jednom kada imate stablo, objašnjava Smith, postoje metode koje se nazivaju rekonstrukcija stanja znakova predaka i koje nam omogućuju da pratimo kada se likovi razvijaju. A to će možda pomoći biolozima da objedine skupinu riba za koje se prethodno mislilo da su zasebne obitelji.

"Taksonomija Scorpaeniformes-a povijesno je zbrkana", objašnjava Smith. "Odnosi škorpiona i riba doista su problematični. U ovu je skupinu bilo vezano puno obiteljskih imena koja su dramatično očišćena kada se ove grupe tretiraju kao dvije glavne crte, a ne s 10 tradicionalnih obitelji. Sada je to puno čistije, a prisutnost lične sablje može u potpunosti razdvojiti dvije revidirane obitelji. "

IMG_2775.jpg Ocellated Waspfish (Apistus carinatus) koji je skeletiran mesarima koji jedu meso, u terenskom muzeju. (Leo Smith)

Kad je prvi put secirao baršun, Smith nije razumio što gleda. "Samo sam mislio da su spinier ili lumpier", kaže on. "Ove ribe imaju puno bodlji i izbočina na glavi. Pa sam rekao: "Oh, ovi [slijepi] su zanimljiviji."

Smith je proveo godine ispitujući kosture riba i žive ribe kako bi utvrdio koliko je ova sablja rasprostranjena. Srećom, kao kustos u Institutu za biološku raznolikost na Sveučilištu u Kansasu, ima pristup jednoj od najvećih knjižnica uzoraka riba na svijetu.

Mnoge od ovih primjera riba načinjene su metodom koja se naziva "čišćenje i bojenje", u kojoj znanstvenici koriste mješavinu tekućeg formaldehida i želučanog enzima nazvanog tripsin za otapanje mišića i drugog mekog tkiva. Rezultat je bistri kostur s crveno obojenim kostima i hrskavicom plave boje, poput vitraža. Ova tehnika olakšava proučavanje koštanih struktura kralježnjaka.

"Ljudi koji usko proučavaju ribe često rade s mrtvom sačuvanom ribom, a takve stvarno cool stvari ne djeluju na životinji koja nije pokretna", kaže Summers. Ipak, "pronaći ovo i zatim shvatiti da je to ujedinjujući lik za čitavu skupinu riba je vrlo, vrlo cool."

Smith nije siguran zašto je riba razvila tu osobinu. Očigledna pretpostavka je da je obrambena, s obzirom da projicirani bodlji šire širinu glave, čineći ribu teže gutanjem i vjerojatnije je da će uboditi potencijalnog predatora. Slične obrambene mjere postoje: na primjer, duboko morski lanterhark ima užarene svjetlosne sablje na svojoj dorzalnoj kralježnici za koje se vjeruje da brane od grabežljivaca. Ali Smith nije vidio lakrimske sablje koje se koriste u obrani, osim na fotografijama riba obrađenih poštom koje su jele.

"Ulazio sam u to pretpostavljajući da je to anti-grabežljivica, složena anatomska stvar koja je tako rasla i sada, kao i svakim danom, započinjem sve više i više ispitivati", kaže Smith. "Djelo je u tome što nikada ne mogu natjerati gluposti da to urade ... Hoću reći, pomislili biste da je to samo protiv grabežljivca, ako naletim na tenk, odmah bih ih izvukao." Druga opcija, kaže, jest: da bi moglo privući prijatelje, iako ističe da oba spola izgledaju kao sablje.

Drugim riječima, za sada je očni šiljak još uvijek misterija.

2006. godine, s Wardom Wheelerom, Smith je otkrio da je više od 1200 vrsta riba otrovno, u usporedbi s prethodnim procjenama od 200. Ažurirao je taj broj desetljeće kasnije na između 2386 i 2962. Također je radio na PLOS One radu s istaknutim ihtiolozima Matt Davis i John Sparks koji su pokazali da se bioluminescencija razvila 27 odvojeno puta u linijama morskih riba. Revidirao je čak i taksonomiju leptir riba.

S ovim novim otkrićem, Smith je možda još jednom poremetio način na koji razmišljamo o odnosima s ribama, kaže Sarah Gibson, pomoćna profesorica biologije na Sveučilištu St. Cloud State u Minnesoti koja proučava triasne ribe. "Mislim da je to prilično važna, velika studija", kaže ona. "Poznavanje evolucijskih odnosa neke skupine može zaista utjecati na naše razumijevanje evolucijske povijesti riba uopće." (Gibson je radila sa Smithom dok je radila disertaciju, ali nije bila dio nedavne studije.)

Razumijevanje evolucije kamenih riba ključno je za njihovo očuvanje, dodaje Summers. "Ne možete nešto sačuvati ako ne znate tko je to", kaže on. Misterij lakrimske sablje "zanimljivo je pitanje koje se vrijedi pozabaviti, a još uvijek me briga kako smo ga propustili."

Na kraju, ovo otkriće također podvlači nešto što je Smith jednom rekao New York Times : Unatoč stoljećima istraživanja i istraživanja, "o ribama zaista ništa ne znamo."

Zašto je otrovna riba evoluirala užarenim ušima?