09.06 “小丑魚”會玩變身術

《海底總動員》讓大家認識了尼莫。尼莫橘黃色身體上的3段白色條紋,讓它看起來既像西方的小丑,又像京劇丑角,所以,人們又叫它“小丑魚”。

最近,尼莫身上憨態可掬的條紋,引起了科學家的好奇——這些條紋是從哪來的?

9月4日,《生物學雜誌》刊發了一篇研究論文,為上述問題給出了答案。

此次發表的研究成果解釋了小丑魚中不同條紋類型的演化,以及不同種群裡個體在長大過程中身上的條紋是怎麼變化的。

小丑魚屬於珊瑚魚的一種,目前,珊瑚魚已經演化得五彩繽紛,可有趣的是,人們至今不明白這些顏色是怎麼進化而來的,以及這些顏色在魚的一生中是怎麼形成的。

“小丑魚的祖先原本擁有3道白色條紋,之後,它們在進化中丟失了一些條紋。我們發現,物種進化過程中條紋的丟失,與如今不同物種個體中不同條紋模式的發展之間存在驚人的相似之處。”論文通訊作者、法國索邦大學博士Vincent Laudet說。

科研人員對兩種小丑魚進行了研究,一種是像尼莫一樣有3條條紋的小丑魚,即“眼斑雙鋸魚”;另一種只有頭上有1條條紋,被稱為“番茄小丑魚”。

他們發現,當兩種小丑魚都還是剛孵化出來的“小寶寶”時,它們身上都沒有條紋。隨後,兩種小丑魚同時在頭部和軀幹上長出了條紋。

再後來,眼斑雙鋸魚在尾部附近漸漸長出了第三條條紋,而番茄小丑魚在即將成年之前漸漸失去了軀幹上的條紋。

科研人員還研究了另外26種小丑魚的發育情況,他們觀察到,至少有9種小丑魚像番茄小丑魚一樣,幼年比成年時條紋多。

有趣的是,現存的每一種小丑魚出生後,條紋都是從前往後長的,其中一些物種個體在長大成年的過程中,又會從後往前失去條紋。

“這和小丑魚進化歷史中的條紋消失過程類似。”Laudet說。

不僅如此,雖然小丑魚的條紋從0到3條不等,但條紋的組織方式十分有限。

“你永遠也找不到只在尾巴上有一條條紋的小丑魚,或者一條條紋在頭上、一條條紋在尾巴上的小丑魚。”Laudet說。

那麼,這種神奇的變身術是怎麼完成的?科研人員決定從分子層面一探究竟。

於是,他們對小丑魚幼魚使用了一種用於抑制斑馬魚條紋發育的物質。

這種物質會作用於虹彩細胞中的一些受體,而虹彩細胞是動物表皮中的一種細胞,可以讓動物體表呈現各種光澤。

結果,他們發現,處理後的幼魚沒有完全發育出本應發育出的條紋,由於使用劑量不同,一些幼魚連一條條紋都沒有長出來。

這一發現表明,小丑魚身上的條紋是通過虹彩細胞產生的,而且虹彩細胞的減少會抑制條紋的形成。

“因為珊瑚魚提供了複雜顏色圖案,為理解複雜圖案的起源提供了獨特的機會。揭示為什麼珊瑚魚的顏色模式如此多樣、它們是如何進化的,以及它們是從哪裡開始多樣化的,將有助於我們理解非常複雜的表型的形成。”Laudet說。

對於這項研究,中科院海洋所研究員尤鋒評價,該研究雖是基礎研究,但正如海洋生物學研究一樣,可以為應用提供理論基礎。

科研人員對小丑魚條紋機制的探索,不僅可能會為將來類似魚類的育種提供理論支撐,還將有助於豐富觀賞魚市場。

相關論文信息:

DOI:10.1186/s12915-018-0559-7

《中國科學報》 (2018-09-06 第3版 國際,原題《尼莫,原來你會變身術!》)

“小丑鱼”会玩变身术
“小丑鱼”会玩变身术

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