Hvordan Evolusjon Fungerer
Innholdsfortegnelse:
Korallfisk er kjent for sitt store mangfold av farger og mønstre, hverandre overraskende enn det neste. Eksempler er kobberband butterflyfish (Chelmon rostratus, som har et svart "øye" på kroppen), den blå tangen (Paracanthurus hepatus) og Picasso triggerfishen (Rhinecanthus aculeatus), hvis navn er knyttet til mønstre av lyse farger på sine sider.
En av de mest kjente eksemplene på korallfisk er klovnefisken, som har stjernen i den animerte Pixar-filmen Oppdrag Nemo i 2003. Denne lille fisken, som lever i symbiose med havanemonen, er lett gjenkjennelig takket være sin lyse oransje kropp og brede hvite striper.
Til tross for koralfiskernes popularitet og brede distribusjon, forstår vi ennå ikke hvorfor de har så myriade og forskjellige fargemønstre. Nærmere bestemt, hvordan er mønstrene dannet og hva er rollene til fargene? For å svare på disse spørsmålene bestemte en forsker fra observatoriet Banyuls-sur-Mer (Frankrike) og Universitetet i Liège (Belgia) seg for å studere klovnefiskene og kusinene sine. Studien ble publisert i september 2018-utgaven av tidsskriftet BMC Biologi.
Nemo, alias Amphiprion ocellaris, tilhører klovnfiskgruppen, som inneholder ca 30 arter. Deres fargemønster er preget av gul, oransje, brun eller svart farge med vertikale hvite striper som består av lysreflekterende celler som kalles iridoforer.
I tillegg til andre fysiske egenskaper er klovnefiskarter preget av antall vertikale hvite striper. Dermed har noen arter ingen striper (Amphiprion ephippium), bare en (Amphiprion frenatus), eller bare to (Amphiprion sebae). Amphiprion ocellaris, den berømte Nemo, har tre striper. Hva kan forklare forskjellen i antall bånd mellom disse artene?
La oss telle stripene
For å forstå mekanismen som førte til mangfoldet av pigmentmønstre, grupperte vi hver klovnefisk art etter deres antall vertikale bånd. Genetisk analyse som integrerte evolusjonære historie med klovnefisk viste at deres felles forfedre hadde tre hvite band, og at i løpet av diversifiseringen mistet klovnefisk linjer etter hvert halebåndet, deretter kroppsbandet og til slutt hodestangen, og ga dermed fire mulige kombinasjoner:
- tre bånd (hode, kropp og hale)
- to bånd (hode og kropp)
- ett band (hodet alene)
- ingen bånd.
Når man ser på mønstrene som har utviklet seg, er det klart at mangfoldet er begrenset: mens de fire kombinasjonene som er oppført ovenfor, er det ikke tillatt med biologiske mekanismer at en art har andre - for eksempel en enkelt stripe på halen.
Og borta går de over evolutionsløpet
For å forstå hvorfor noen stripekombinasjoner ikke eksisterer i klovnfisk, så vi på utvikling av to arter med to forskjellige fargemønstre i voksen alder, A. ocellaris, som har tre striper, og A. frenatus, som bare har en stripe på hodet.
Stripene i A. ocellaris vises i en veldefinert rekkefølge under forvandlingen fra larve til ung voksen - først den av hodet, deretter kroppen, og til slutt på halen. Det er i motsatt rekkefølge at de forsvant for noen arter under utviklingsprosessen.
Se også: Denne MIT-Made Robot Fish vil studere verdens brennbare korallrev
En annen overraskende observasjon var det A. frenatus viser samme utvikling som A. ocellaris i larvalstadiet, med det etterfølgende utseendet på tre hvite band fra hode til hale, mens voksne individer har bare en. Disse bandene mistes da i omvendt rekkefølge som de utviklet seg, fra hale til hode.
Disse resultatene antyder at det kronologiske tapet av båndene under evolusjonen ble begrenset av båndets utseende under utviklingen, og at det er en sterk sammenheng mellom fylogenese (evolusjonær historie) og ontogenese (individuell utvikling). Dette fører til hypotesen om at bånddannelse styres av en presis genetisk mekanisme og avhenger av fiskens antero-posteriorpolaritet. Disse mekanismene har ennå ikke blitt oppdaget.
Til slutt, Hva er stripene for?
For å svare på dette spørsmålet, sammenlignet vi mangfoldet av hvite stripe mønstre funnet i naturlige klovnefisk samfunn med mangfoldet funnet i samfunn hvor mangfoldet av hvite stripe mønstre vil bli distribuert helt tilfeldig. Gjennom disse simulasjonene kunne vi vise at sannsynligheten for å ha klovnefiskarter med samme antall band i samme region var svært sjelden.
Flere økologiske faktorer kan påvirke denne ikke-tilfeldige fordeling, og det er sannsynlig at antall hvite band gjør det mulig for klovnefiskarter å gjenkjenne hverandre. Denne anerkjennelsen er viktig i den sosiale organisasjonen av disse fiskene, som lever blant anemoner hvor flere arter kan sameksistere. Og det er denne anerkjennelsen som gjør at Nemo og hans far kan finne hverandre i den andre enden av havet - en lykkelig slutt for en og alle.
Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på fransk.
Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på The Conversation av Pauline Salis, Bruno Frederich, og Vincent Laudet. Les den opprinnelige artikkelen her.
Hvorfor har zebraer striper? Forskere slår ut temperatur hypotesen
I en studie utgitt i juniutgaven av "Vitenskapelige rapporter" forklarer et team av internasjonale forskere at det er så mange som 18 teorier for mulige funksjoner av sebra striper. En teori er at zebras har stripet pels for å hjelpe dem å holde seg kule, men denne studien sier at det er galt.
Marine biologer Bestem en ny metode for å finne store hvite haier
I en studie utgitt fredag i grenser i marine vitenskapsforskere forklarer forskere at miljø-DNA, eller eDNA, kan brukes til å overvåke for store hvite haier. Mens det er i et bevis på konseptfase nå, kan forskere kombinere metoden med annen teknologi for å avgjøre hvor store hvite haier lever.
Hvorfor har sebrafisk striper? En matematikkmodell forklarer mønsteret
Ta en nærmere titt på sebrafisk sorte og gull striper, og du vil se titusenvis av forskjellige farvede pigmentceller. Nylige eksperimenter viser at en tredje type pigmentcelle, bortsett fra svarte og gullceller, er kritisk for sebrafiskmønsterformasjonen.