Dlaczego błazen Nemo ma trzy białe paski? Zagadka wreszcie rozwiązana

ryby koralowe znane są z ogromnej różnorodności kolorów i wzorów, z których każdy jest bardziej zaskakujący niż następny. Przykładem może być karmazynowy Motyl (Chelmon rostratus, który ma czarne ” oko ” na ciele), Błękitny tang (Paracanthurus hepatus) i Picasso triggerfish (Rhinecanthus aculeatus), którego nazwa związana jest z wzorami jasnych kolorów na bokach.

jednym z najbardziej znanych przykładów ryb koralowych jest błazen, który wystąpił w animowanym filmie Pixar gdzie jest Nemo w 2003 roku. Ta mała ryba, żyjąca w symbiozie z ukwiałem morskim, jest łatwo rozpoznawalna dzięki jaskrawopomarańczowemu korpusowi i szerokim białym pasom.

pomimo popularności i szerokiej dystrybucji ryb koralowych, nie rozumiemy jeszcze, dlaczego mają tak niezliczone i różne wzory kolorystyczne. Dokładniej, w jaki sposób powstają wzory i jakie są role kolorów? Aby odpowiedzieć na te pytania, zespół badawczy z Obserwatorium w Banyuls-sur-Mer (Francja) i Uniwersytetu w Liège (Belgia) postanowił zbadać błazna i jego kuzynów. Badanie zostało opublikowane we wrześniowym wydaniu czasopisma BMC Biology.

Nemo, alias Amphiprion ocellaris, należy do grupy błaznów, która obejmuje około 30 gatunków. Ich kolorystyka charakteryzuje się kolorem żółtym, pomarańczowym, brązowym lub czarnym z pionowymi białymi paskami złożonymi z odbijających światło komórek zwanych irydoforami.

oprócz innych cech fizycznych gatunki błaznów wyróżniają się liczbą pionowych białych pasków. Tak więc niektóre gatunki nie mają pasków (Amphiprion ephippium), tylko jeden (Amphiprion frenatus) lub tylko dwa (Amphiprion sebae). Amphiprion ocellaris, słynny Nemo, ma trzy paski. Co może wyjaśnić różnicę w liczbie pasm między tymi gatunkami?

Policzmy paski

aby zrozumieć mechanizm prowadzący do różnorodności wzorów pigmentów, pogrupowaliśmy każdy gatunek błazna według ich liczby pionowych pasm. Analiza genetyczna integrująca ewolucyjną historię clownfish ujawniła, że ich wspólny przodek miał trzy białe pasma i że podczas ich dywersyfikacji linie clownfish sukcesywnie traciły pasmo ogonowe, następnie pasmo ciała i wreszcie pasmo głowy, dając w ten sposób cztery możliwe kombinacje:

• trzy pasma (głowa, ciało i ogon)
• dwa pasma (głowa i ciało)
• jeden zespół (głowa sama)
• brak pasma.

patrząc na wypracowane wzorce, widać, że różnorodność jest ograniczona: podczas gdy cztery wymienione powyżej kombinacje są widoczne, mechanizmy biologiczne nie pozwalają gatunkowi na posiadanie innych-na przykład pojedynczego paska na ogonie.

i odchodzą w trakcie ewolucji

aby zrozumieć, dlaczego niektóre kombinacje pasków nie istnieją u błaznów, przyjrzeliśmy się rozwojowi dwóch gatunków z dwoma różnymi kolorowymi wzorami w dorosłym życiu, A. ocellaris, który ma trzy paski, i A. frenatus, który ma tylko jeden pasek, na głowie.

paski w A. ocellaris pojawiają się w dobrze zdefiniowanym porządku podczas transformacji z larw do młodych dorosłych-najpierw na głowie, potem na ciele, a na końcu na ogonie. Oznacza to, że w odwrotnej kolejności zniknęły dla niektórych gatunków podczas procesu ewolucji.

drugą zaskakującą obserwacją było to, że A. frenatus wykazuje taki sam rozwój jak A. ocellaris w stadium larwalnym, z kolejnym pojawieniem się trzech białych pasm od głowy do ogona, podczas gdy dorosłe osobniki mają tylko jeden. Pasma te są następnie tracone w odwrotnej kolejności, w jakiej ewoluowały, od ogona do głowy.

wyniki te sugerują, że chronologiczna utrata pasm podczas ewolucji była ograniczona sekwencją pojawienia się pasm podczas rozwoju i że istnieje silny związek między filogenezą (historia ewolucji) a ontogenezą (rozwój indywidualny). Prowadzi to do hipotezy, że tworzenie pasma jest kontrolowane przez precyzyjny mechanizm genetyczny i zależy od przednio-tylnej biegunowości ryby. Mechanizmy te nie zostały jeszcze odkryte.

wreszcie po co te paski?

aby odpowiedzieć na to pytanie, porównaliśmy różnorodność wzorów białych pasków występujących w naturalnych społecznościach błaznów z różnorodnością występującą w społecznościach, w których różnorodność wzorów białych pasków byłaby rozproszona całkowicie losowo. Dzięki tym symulacjom byliśmy w stanie pokazać, że prawdopodobieństwo występowania gatunków błaznów o tej samej liczbie pasm w tym samym regionie było bardzo rzadkie.

kilka czynników ekologicznych może mieć wpływ na ten nie przypadkowy rozkład i jest prawdopodobne, że liczba białych pasm pozwala gatunkom błaznów rozpoznać się nawzajem. Uznanie to ma zasadnicze znaczenie w organizacji społecznej tych ryb, które żyją wśród ukwiałów, gdzie może współistnieć kilka gatunków. I to właśnie to uznanie pozwala Nemo i jego ojcu odnaleźć się na drugim końcu Oceanu-szczęśliwe zakończenie dla jednego i wszystkich.