Удивительные адаптационные особенности белокровных рыб
Белокровные рыбы — единственные позвоночные, у которых нет гемоглобина, белка в красных кровяных клетках, который переносит кислород. Они также могут плавать в замерзшей воде и поддерживать жидкую кровь при температуре ниже нуля.
Белокровные рыбы составляют 90% фауны, обитающей на антарктическом шельфе. Это «неземные», жуткие существа, которые озадачивали исследователей десятилетиями. Мало того, что они не имеют гемоглобина, так еще их кровь и большая часть тела являются прозрачными. У белокровной рыбы, способность крови к переносу кислорода составляет приблизительно 10% относительно их самых близких родственников. Чтобы компенсировать это, у них появилось большое сердце, усиленная сосудистая система и способность вырабатывать антифризные белки, которые позволяют им плавать в холодных водах Антарктики без замерзания. Теперь исследователи из Korea Polar Research провели генетическое исследование, чтобы увидеть, как возникли эти экстремальные адаптации.
Исследователи взяли образцы ДНК у крокодиловой белокровки, чтобы изучить белки кодирующие её гены и увидеть, где они локализованы вдоль хромосом. Полученные данные они сравнили с существующими геномами родственников белокровных рыб, чтобы найти различия в генах, которые эволюционировали или исчезли при адаптации крокодиловой белокровки к окружающей среде. Глядя на её генетическое наследие, исследователи пришли к выводу, что расхождение с семейством колюшковые произошло около 77 миллионов лет назад — намного раньше, чем первоначально предполагалось. Ранее две конкурирующие теории утверждали, что это случилось 6 или 15-20 миллионов лет назад.
По мере того, как воды в Антарктике становились все холоднее и холоднее, адаптация начала проявляться. Большинство рыб в Антарктике вымерло, но белокровные рыбы смогли выжить благодаря некоторым замечательным приспособлениям.
«Белокровные рыбы развивали механизмы, которые, по-видимому, компенсируют потерю этих кислородсвязывающих белков, включая огромное сердце (относительно размера тела) с увеличенным ударным объемом, улучшенной сосудистой системой и изменениями в плотности и морфологии митохондрий», — пишут исследователи в журнале Nature.
«По мере того как воды Антарктики холодели, в конечном итоге достигнув –1,9 °C около 10–14 миллионов лет назад, белокровковые рыбы получили большое преимущество из-за их адаптивных изменений и устойчивости к холоду. Важными адаптивными особенностями были антифриз гликопротеинов у мальков и взрослых особей, а также устойчивая к морозу икра, окруженная белками хориона.
Белокровки развивалась из донной рыбы без плавательного пузыря. В то время как у большинства видов рыб, наполненный воздухом плавательный пузырь позволяет им оставаться плавучими, несмотря на то, что их кости тяжелее воды. По словам Джона Постлетвейта из Университета Орегона, они смогли компенсировать это за счет поглощения липидов, которые легче воды и уменьшения минерализации костей.
Исследователи также извлекли РНК из 12 разных тканей (мозг, глаза, жабры, сердце, кишечник, почки, печень, мышцы, яичник, кожа, селезенка и желудок), чтобы понять, какие гены использует каждый орган.
В дополнение к выяснению того, как появилось это уникальное существо, исследование также раскрывает много информации о самой эволюции.
Полное исследование на английском языке можно найти в журнале Nature. https://www.nature.com/articles/s41559-019-0812-7
Рудименты. Что такое рудиментарные органы?
Рудименты — это «бесполезные» части тела, также известные как рудиментарные органы, которые утратили своё основное значение в процессе эволюционного развития организма.
