Varför har Nemo clownfisken tre vita ränder? Gåtan löst äntligen

Korallfiskar är kända för sin stora mångfald av färger och mönster, var och en mer överraskande än nästa. Exempel inkluderar kopparband fjärilfisk (Chelmon rostratus, som har ett svart “öga” på kroppen), den blå tang (Paracanthurus hepatus) och den Picasso triggerfish (Rhinecanthus aculeatus), vars namn är kopplat till mönstren i ljusa färger på sidorna.

ett av de mest kända exemplen på korallfisk är clownfisken, som spelade in i den animerade Pixar-filmen Finding Nemo 2003. Denna lilla fisk, som lever i symbios med havsanemonen, är lätt att känna igen tack vare sin ljusa orange kropp och breda vita ränder.

trots korallfiskarnas popularitet och breda distribution förstår vi ännu inte varför de har så många och olika färgmönster. Mer exakt, hur bildas mönstren och vilka roller har färgerna? För att svara på dessa frågor beslutade ett forskargrupp från Banyuls-sur-Mer-observatoriet (Frankrike) och Universitetet i Li Ouguige (Belgien) att studera clownfisken och dess kusiner. Studien publicerades i september 2018-upplagan av tidskriften BMC Biology.

Nemo, alias Amphiprion ocellaris, tillhör clownfiskgruppen, som omfattar cirka 30 arter. Deras färgmönster kännetecknas av en gul, orange, brun eller svart färg med vertikala vita ränder som består av ljusreflekterande celler som kallas iridoforer.

förutom andra fysiska egenskaper kännetecknas clownfiskarter av deras antal vertikala vita ränder. Således har vissa arter inga ränder (Amphiprion ephippium), bara en (Amphiprion frenatus) eller bara två (Amphiprion sebae). Amphiprion ocellaris, den berömda Nemo, har tre ränder. Vad kan förklara skillnaden i antalet band mellan dessa arter?

låt oss räkna ränderna

för att förstå mekanismen som leder till mångfalden av pigmentmönster grupperade vi varje clownfiskart enligt deras antal vertikala band. Genetisk analys som integrerar clownfishs evolutionära historia avslöjade att deras gemensamma förfader hade tre vita band, och att under deras diversifiering förlorade clownfisklinjer successivt svansbandet, sedan kroppsbandet och slutligen huvudbandet, vilket ger fyra möjliga kombinationer:

• tre band (huvud, kropp och svans)
• två band (huvud och kropp)
• ett band (Huvud ensam)
• inget band.

titta på de mönster som har utvecklats är det uppenbart att mångfalden är begränsad: medan de fyra kombinationerna som anges ovan ses, tillåter biologiska mekanismer inte en art att ha andra – till exempel en enda rand på svansen.

och bort går de under evolutionens gång

för att förstå varför vissa randkombinationer inte finns i clownfisk tittade vi på utvecklingen av två arter med två olika färgade mönster i vuxen ålder, A. ocellaris, som har tre ränder, och A. frenatus, som bara har en rand, på huvudet.

ränderna i A. ocellaris visas i en väldefinierad ordning under dess omvandling från larv till ung vuxen – först huvudets huvud, sedan kroppen och slutligen på svansen. Det vill säga i omvänd ordning att de försvann för vissa arter under utvecklingsprocessen.

en andra överraskande observation var att A. frenatus visar samma utveckling som A. ocellaris i larvstadiet, med det successiva utseendet på tre vita band från huvud till svans medan vuxna individer bara har en. Dessa band förloras sedan i omvänd ordning som de utvecklats, från svans till huvud.

dessa resultat tyder på att den kronologiska förlusten av banden under evolutionen begränsades av bandets utseende under utvecklingen och att det finns en stark koppling mellan fylogenes (evolutionär historia) och ontogenes (individuell utveckling). Detta leder till hypotesen att bandbildning styrs av en exakt genetisk mekanism och beror på fiskens antero-posteriora polaritet. Dessa mekanismer har ännu inte upptäckts.

slutligen, vad är ränderna för?

för att svara på denna fråga jämförde vi mångfalden av vita randmönster som finns i naturliga clownfisksamhällen med mångfalden som finns i samhällen där mångfalden av vita randmönster skulle distribueras helt slumpmässigt. Genom dessa simuleringar kunde vi visa att sannolikheten för att ha clownfiskarter med samma antal band i samma region var mycket sällsynt.

flera ekologiska faktorer kan påverka denna icke-slumpmässiga fördelning och det är troligt att antalet vita band gör att clownfiskarter kan känna igen varandra. Detta erkännande är viktigt i den sociala organisationen av dessa fiskar, som lever bland anemoner där flera arter kan samexistera. Och det är just detta erkännande som gör att Nemo och hans far kan hitta varandra i andra änden av havet – ett lyckligt slut för en och alla.