Miksi Nemo-klovnikalalla on kolme valkoista raitaa? Arvoitus ratkaistu lopulta

koralli-kalat tunnetaan suuresta värivalikoimastaan ja kuvioistaan, joista jokainen on yllättävämpi kuin seuraava. Esimerkkeinä mainittakoon kuparivoikala (Chelmon rostratus, jolla on musta “silmä” ruumiissaan), sinitangara (“Paracanthurus hepatus”) ja Picassotangara (“Rhinecanthus aculeatus”), jonka nimi liittyy kyljissään oleviin kirkkaiden värien kuvioihin.

yksi tunnetuimmista koralli-kaloista on klovnikala, joka näytteli animaatioelokuvassa Nemo löytämässä vuonna 2003. Tämä pieni kala, joka elää symbioosissa merivuokon kanssa, on helposti tunnistettavissa kirkkaan oranssin ruumiinsa ja leveiden valkoisten raitojen ansiosta.

koralli-kalojen suosiosta ja laajasta levinneisyydestä huolimatta emme vielä ymmärrä, miksi niillä on niin lukemattomia ja erilaisia värikuvioita. Tarkemmin sanottuna, miten kuviot muodostuvat ja mitkä ovat värien roolit? Vastatakseen näihin kysymyksiin Banyuls-sur-Merin observatorion (Ranska) ja Liègen yliopiston (Belgia) tutkimusryhmä päätti tutkia klovnikalaa ja sen serkkuja. Tutkimus julkaistiin syyskuussa 2018 BMC Biology-lehdessä.

Nemo, alias Amphiprion ocellaris, kuuluu klovnikalojen ryhmään, johon kuuluu noin 30 lajia. Niiden värikuviolle on tyypillistä keltainen, oranssi, ruskea tai musta väri, jossa on pystysuoria valkoisia raitoja, jotka koostuvat valoa heijastavista soluista, joita kutsutaan iridoforeiksi.

muiden fyysisten ominaisuuksien lisäksi klovnikalalajit erottaa niiden pystysuorien valkoisten juovien määrästä. Niinpä joillakin lajeilla ei ole juovia (“Amphiprion ephippium”), vain yksi (“Amphiprion frenatus”) tai vain kaksi (“Amphiprion sebae”). Amphiprion ocellariksella, kuuluisalla Nemolla, on kolme raitaa. Mikä selittää näiden lajien välisen eron bändien määrässä?

lasketaan raidat

ymmärtääksemme mekanismin, joka johtaa pigmenttikuvioiden monimuotoisuuteen, ryhmittelimme jokaisen klovnikalalajin niiden pystysuorien nauhojen lukumäärän mukaan. Klovnikalojen evolutiivisen historian yhdistävä geneettinen analyysi paljasti, että niiden yhteisellä esi-isällä oli kolme valkoista nauhaa ja että niiden monipuolistumisen aikana klownfish-linjat menettivät peräkkäin pyrstönauhan, sitten vartalonauhan ja lopuksi pään nauhan, jolloin saatiin neljä mahdollista yhdistelmää:

• kolme kaistaa (pää, vartalo ja häntä)
• kaksi kaistaa (pää ja vartalo)
• yksi kaista (pelkkä Pää)
• ei kaistaa.

kun tarkastellaan kehittyneitä kuvioita, on selvää, että monimuotoisuus on rajoittunut: vaikka edellä luetellut neljä yhdistelmää nähdään, biologiset mekanismit eivät salli lajilla olevan muita-esimerkiksi yksi raita pyrstössä.

ja pois ne menevät evoluution aikana

ymmärtääksemme, miksi joitakin juovayhdistelmiä ei esiinny klovnikaloilla, tarkastelimme kahden lajin kehitystä aikuisiällä, jossa on kaksi eriväristä kuviota, A. ocellaris, jossa on kolme raitaa, ja A. frenatus, jolla on vain yksi juova, sen päässä.

the stripes in A. ocellarit esiintyvät hyvin määritellyssä järjestyksessä muuttuessaan toukasta nuoreksi aikuiseksi-ensin pään, sitten ruumiin ja lopulta pyrstön kohdalla. Toisin sanoen siinä päinvastaisessa järjestyksessä, että ne katosivat joidenkin lajien osalta evoluutioprosessin aikana.

toinen yllättävä havainto oli, että A. frenatuksella on sama kehitys kuin A. ocellariksella toukkavaiheessa: perättäisiä valkoisia nauhoja on kolme päästä pyrstöön, kun aikuisilla yksilöillä niitä on vain yksi. Nämä bändit katoavat sitten päinvastaisessa järjestyksessä kuin ne kehittyivät, hännästä päähän.

nämä tulokset viittaavat siihen, että nauhojen kronologista häviämistä evoluution aikana rajoitti nauhojen ilmestymisjärjestys kehityksen aikana ja että fylogeneesin (evoluutiohistoria) ja ontogeneesin (yksilön kehitys) välillä on vahva yhteys. Tämä johtaa olettamukseen, että nauhamuodostusta ohjaa tarkka geneettinen mekanismi ja se riippuu kalan antero-posteriorisesta napaisuudesta. Näitä mekanismeja ei ole vielä löydetty.

lopuksi, mitä varten raidat ovat?

tähän kysymykseen vastataksemme vertasimme luonnon klovnikalayhteisöissä esiintyvien valkoraitakuvioiden monimuotoisuutta yhteisöissä, joissa valkoraitakuvioiden monimuotoisuus jakautuisi täysin sattumanvaraisesti. Näiden simulaatioiden avulla pystyimme osoittamaan, että todennäköisyys saada klovnikalalajeja, joilla on sama määrä bändejä samalla alueella, oli hyvin harvinainen.

useat ekologiset tekijät voivat vaikuttaa tähän ei-satunnaiseen levinneisyyteen, ja on todennäköistä, että valkoisten nauhojen määrän ansiosta klovnikalalajit tunnistavat toisensa. Tämä tunnustaminen on olennaisen tärkeää näiden merivuokkojen keskellä elävien kalojen sosiaalisessa järjestäytymisessä, jossa useat lajit voivat elää rinnakkain. Ja juuri tämän tunnustuksen ansiosta Nemo ja hänen isänsä löytävät toisensa valtameren toisesta päästä-onnellinen loppu kaikille.