Мексиканская тетра или астианакс Astyanax mexicanus
Мексиканская тетра видео
Распространение
Распространена в неарктической экозоне в нижнем течении рек Рио-Гранде, Нуэсес и Пекос в Техасе, а также с центральной и восточной частях Мексики.
Описание
Астианаксы имеют достаточно высокое тело, сжатое с боков. Длина тела рыбы достигает 12 см. Во рту присутствует ряд небольших зубов. Общая окраска тела серебристая, спина оливковая; в хвостовой части заметна темная полоса. Плавники красноватые, особенно интенсивно окрашены спинной и хвостовой плавники.
Существует природная форма мексиканского астианакса с розовой окраской тела и практически бесцветными плавниками. Эта форма появилась в процессе существования этой рыбы в подземных реках, в полной темноте в течение длительного времени (нескольких тысяч лет). Кроме окраски у нее изменились также и органы зрения. Из-за отсутствия необходимости рыбы лишились глаз, они затянуты кожей. Слепая пещерная форма этого вида не имеет глаз и является альбиносом, то есть полностью лишена пигментации и обладает необычной бело-розовой окраской.
Питается мексиканская тетра ракообразными, насекомыми, кольчатыми червями и другими беспозвоночными.
Слепая пещерная тетра
Мексиканская тетра видео
Слепая тетра обитает исключительно в подводных пещерах на территории современной Мексики, однако, ее живущие на поверхности ближайшие родственники широко распространены в речных системах и озёрах в южной части США, в самой Мексике и Гватемале. Взрослые особи достигают 9-12 см в длину. Слепая пещерная форма является альбиносом, то есть полностью лишена пигментации и обладает необычной бело-розовой окраской. Эти рыбы не имеют глаз, однако, находят путь в темноте с помощью боковой линии, которая очень чувствительна к флуктуациям давления. Питаются они ракообразными, насекомыми и кольчатыми червями. Слепая и зрячая формы относятся к одному виду, поскольку тесно соседствуют и могут скрещиваться. В момент рождения пещерная тетра имеет глаза, однако с возрастом глаза зарастают кожей, а потом полностью исчезают.
Пути двух форм мексиканской тетры разошлись приблизительно 10000 лет назад, когда закончился последний ледниковый период. С тех пор у рыбок, оказавшихся под землёй, исчезла большая часть пигмента, а глаза атрофировались. Однако вместе с потерей зрения усилились другие органы чувств, в частности обоняние и боковая линия. Слепая пещерная тетра способна ощущать даже небольшие изменения давления воды вокруг неё, что позволяет ей ориентироваться и находить пищу. Оказавшись новом месте, рыбка начинает активно его изучать, воспроизводя в памяти подробную пространственную карту, благодаря которой безошибочно ориентируется в полной темноте.
Половой диморфизм у слепой тетры выражен слабо, самки лишь несколько крупнее самцов, особенно это заметно в период нереста. Мексиканская тетра очень плодовита, взрослая самка может произвести до 1000 икринок. Мальки появляются в первые 24 часа, спустя ещё неделю они начинают свободно плавать в поисках пищи. На ранних стадиях развития молодь имеет глаза, которые со временем зарастают кожей, а потом полностью исчезают ко взрослому состоянию.
Мексиканская тетра, нормальная форма (вверху) и форма слепой пещеры (внизу)
Достигая максимальной общей длины 12 см (4,7 дюйма), мексиканская тетра имеет типичную форму харацина с непримечательной тусклой окраской. [3] Его слепая пещерная форма, однако, примечательна отсутствием глаз и пигмента; у него розовато-белый цвет тела (напоминает альбиноса ). [5]
СОДЕРЖАНИЕ
Форма слепой пещеры [ править ]
Исследование эволюции [ править ]
Слепая форма мексиканской тетры отличается от формы, обитающей на поверхности, по многим параметрам, включая непигментированную кожу, лучшее обоняние благодаря наличию вкусовых рецепторов по всей голове и способности накапливать в четыре раза больше энергии. как жир, что позволяет ему более эффективно справляться с нерегулярным поступлением пищи. [25]
Дарвин сказал о слепой рыбе:
К тому времени, когда животное после бесчисленных поколений достигнет самых глубоких углублений, неиспользование этого взгляда более или менее полностью уничтожит его глаза, и естественный отбор часто будет вызывать другие изменения, такие как увеличение длины усиков. или пальпы, как компенсация слепоты.
Современная генетика ясно дала понять, что отсутствие использования само по себе не приводит к исчезновению какой-либо особенности. [26] В этом контексте необходимо учитывать положительные генетические преимущества, то есть, какие преимущества получают живущие в пещерах тетры, теряя глаза? Возможные объяснения включают:
Ингибирование белка HSP90 оказывает сильное влияние на развитие слепой тетры. [28]
Глаза пещерных рыб эволюционировали за счет скрытой генетической изменчивости
Рис. 1. Мексиканские тетры — слепые пещерные рыбки — служат излюбленным объектом для эволюционных исследований. Теперь на этих рыбках продемонстрировали, как работает скрытая генетическая изменчивость. Фото с сайта www.gdaquarium.nl
Разносторонние эксперименты позволили биологам расшифровать все звенья адаптивной цепи, в ходе которой зрячие рыбки открытых водоемов превращались в незрячих пещерных жителей. Это редкий случай, когда удалось доказать реалистичность гипотетического сюжета. Как выяснилось, триггером эволюционных изменений может быть перенос рыб в пещерные воды с низкой проводимостью. В этих условиях рыбы испытывают физиологический стресс, в результате которого нарушается, в частности, работа шаперона Hsp90. Из-за этого проявляется накопленная скрытая генетическая изменчивость: вырастают рыбы и с маленькими, и с большими глазами. Из них преимущество получают мелкоглазые или незрячие формы, так как они более приспособленные, чем их зрячие сородичи. В ходе отбора в новой обстановке генетическое разнообразие снижается, остаются только мелкоглазые формы.
Как известно, организмы вырабатывают полезные признаки, приспосабливаясь к внешним условиям. В основе этих адаптаций лежат изменения генотипа — изменение качественного и количественного соотношения генов. Также мы хорошо знаем, что изменение генотипа не всегда, и даже, скорее, редко, ведет к явным внешним проявлениям. В генотипе имеется множество регуляторов, которые не позволяют проявляться мутациям или вредным сочетаниям генов и аллелей. Эти регуляторы стоят на страже морфологической нормы, обходя возможные генетические неполадки. Они направляют онтогенез по проверенному морфологическому маршруту, чтобы в результате получилась жизнеспособная особь; этот процесс называют «канализацией» развития.
Таким образом, в популяции может происходить накопление различных мутаций, которые никак внешне не проявляются. Выдающийся британский биолог Конрад Уоддингтон (Conrad Hal Waddington) предложил для этого явления термин «скрытая изменчивость» и считал, что скрытая изменчивость играет серьезную роль в ходе адаптации популяций к изменяющимся условиям. Действительно, в стабильных условиях в популяции доминирует определенный адекватный набор признаков, но тем временем складывается генетический потенциал для появления других признаков и выживания в других условиях. Теоретически эта гипотеза выглядит разумно и логично. Удалось даже проследить приспосабливаемость бактерий за счет накопления скрытой изменчивости; о том же процессе, но на уровне молекул РНК см.: Скрытая изменчивость помогает приспосабливаться к новым условиям («Элементы», 28.06.2011).
Но реален ли подобный механизм приспособления на уровне сложного организма, встречается ли он в природе? На этот вопрос с блеском ответили биологи из Гарвардской медицинской школы под руководством Клиффорда Тэбина (Clifford Tabin). Скрытая изменчивость у высших животных действительно имеется, и она действительно служит важным механизмом адаптации.
Тэбин вместе с коллегами изучал изменчивость глаз у пещерной рыбки тетры (Astyanax mexicanus). У этих рыбок есть зрячие формы, которые живут в ручьях и речках у поверхности воды, а есть слепые формы (рис. 1), которые обитают в темных глубинах пещерных водоемов. Слепые формы имеют в пещерных условиях преимущество перед глазастыми сородичами: известно, что выживаемость у слепых выше.
Рис. 2.Слева исток реки Чой (Rio Choy) и справа пещера Тинаха (Tinaja), где ученые ловили зрячих и слепых пещерных рыбок. Фото из дополнительных материалов к обсуждаемой статье в Science
У поверхностных зрячих форм измеряли изменчивость размеров глаз; это явная изменчивость. А как измерить скрытую изменчивость? В арсенале биологов такой способ имеется. Известно, что в клетке работает особый белок шаперон Hsp90, он корректирует работу дефектных белков, помогая им принять правильную — «рабочую» — конфигурацию, даже если они составлены неправильным рядом аминокислот. Понятно, что шаперон Hsp90 маскирует истинный генетический полиморфизм, «причесывая» все дефекты. Если этот белок ингибировать, то вся замаскированная генетическая вариабельность так или иначе отразится в морфологии. Ингибировать этот белок научились довольно давно с помощью антибиотика радицикола (radicicol).
В экспериментах оплодотворенные икринки, выметанные поверхностными зрячими формами, обрабатывали в течение 7 дней радициколом. У этих эмбрионов шаперон Hsp90 и связанные с ним белки и вправду переставали работать, но действие радицикола было непродолжительным, и через сутки шаперон уже восстанавливал свою активность. Мальков доращивали до 3–4-месячного возраста и измеряли размер глаз и глазниц. Оказалось, что после радицикола глаза у мальков могли получиться и очень маленькие, и очень большие; изменчивость выросла на 83%, вариабельность диаметра глазниц увеличилась больше чем вдвое (рис. 3).
Рис. 3. Изменчивость диаметра глаз (A) и глазниц (B) у мальков поверхностных форм, обработанных радициколом. График из обсуждаемой статьи в Science
Эти изменения, как выяснилось, имеют генетическую природу, наследуются. Наследственный характер проявившихся изменений проверили, скрестив между собой рыбок с самыми маленькими глазами. У потомков мелкоглазых родителей глаза тоже оказались маленькими. Иными словами, когда корректирующий шаперон перестал работать, то проявились скрытые мутации, которые привели к появлению новой портретной серии; и особи с новой морфологией оставили похожее на себя потомство (рис. 4).
Рис. 4. Изменчивость диаметра глазниц (A) и глаз (B) у мальков поверхностных форм: в необработанном контроле (левый столбик), у обработанных радициколом (правый столбик) и у потомков мелкоглазых радициколовых родителей (средний, коричневый, столбик). График из обсуждаемой статьи в Science
Но завершающим аккордом этого исследования стало обсуждение параллельных экспериментов со слепыми пещерными формами. У пещерных мальков, выращенныех с радициколом, размер глазниц уменьшился, но размах изменчивости остался прежним (рис. 5), он не увеличился в отличие от их поверхностных собратьев. Это означает, что в ходе становления «пещерных» признаков уже отобрались зависимые от шаперона аллели, а оставшиеся кодируют редуцированные глазницы. Действующий шаперон удерживает этот признак от полного исчезновения.
Рис. 5. Изменчивость диаметра глазниц у мальков пещерных форм: в необработанном контроле (левый столбик) и у обработанных радициколом. График из обсуждаемой статьи в Science
Таким образом, экология, генетика, морфология и эволюция связались в одно целое. Рассмотрено каждое из слагаемых этого узла: низкая проводимость воды вызывает стрессовый физиологический ответ; из-за стресса нарушается работа шаперона Hsp90; как результат проявляется в фенотипе скрытая генетическая изменчивость; из получившихся разнообразных форм преимущество получают мелкоглазые или незрячие формы как наиболее приспособленные; в результате отбора в новой обстановке генетическое разнообразие снижается. Это блестящий пример адаптации за счет накопления скрытой изменчивости.
Источник: Nicolas Rohner, Dan F. Jarosz, Johanna E. Kowalko, Masato Yoshizawa, William R. Jeffery, Richard L. Borowsky, Susan Lindquist, Clifford J. Tabin. Cryptic Variation in Morphological Evolution: HSP90 as a Capacitor for Loss of Eyes in Cavefish // Science. 2013. V. 342. P. 1372.
Мексиканская тетра, нормальная форма (вверху) и форма слепой пещеры (внизу)
Достигая максимальной общей длины 12 см (4,7 дюйма), мексиканская тетра имеет типичную форму харацина с непримечательной тусклой окраской. [3] Его слепая пещерная форма, однако, примечательна отсутствием глаз и пигмента; у него розовато-белый цвет тела (напоминает альбиноса ). [5]
СОДЕРЖАНИЕ
Форма слепой пещеры [ править ]
Исследование эволюции [ править ]
Слепая форма мексиканской тетры отличается от формы, обитающей на поверхности, по многим параметрам, включая непигментированную кожу, лучшее обоняние благодаря наличию вкусовых рецепторов по всей голове и способности накапливать в четыре раза больше энергии. как жир, что позволяет ему более эффективно справляться с нерегулярным поступлением пищи. [25]
Дарвин сказал о слепой рыбе:
К тому времени, когда животное после бесчисленных поколений достигнет самых глубоких углублений, неиспользование этого взгляда более или менее полностью уничтожит его глаза, и естественный отбор часто будет вызывать другие изменения, такие как увеличение длины усиков. или пальпы, как компенсация слепоты.
Современная генетика ясно дала понять, что отсутствие использования само по себе не приводит к исчезновению какой-либо особенности. [26] В этом контексте необходимо учитывать положительные генетические преимущества, т. Е. Какие преимущества получают живущие в пещерах тетры, теряя глаза? Возможные объяснения включают:
Ингибирование белка HSP90 оказывает сильное влияние на развитие слепой тетры. [28]
Мексиканская тетра, нормальная форма (вверху) и форма слепой пещеры (внизу)
Достигая максимальной общей длины 12 см (4,7 дюйма), мексиканская тетра имеет типичную форму харацина с непримечательной тусклой окраской. Однако его слепая пещерная форма отличается отсутствием глаз и пигментации; у него розовато-белый цвет тела (напоминает альбиноса ).
СОДЕРЖАНИЕ
Форма слепой пещеры
Исследование эволюции
Слепая форма мексиканской тетры отличается от формы, обитающей на поверхности, по многим параметрам, включая непигментированную кожу, лучшее обоняние благодаря наличию вкусовых рецепторов по всей голове и способности накапливать в четыре раза больше энергии. как жир, что позволяет ему более эффективно справляться с нерегулярным поступлением пищи.
Дарвин сказал о слепой рыбе:
К тому времени, когда животное после бесчисленных поколений достигнет самых глубоких углублений, неиспользование этого взгляда более или менее полностью уничтожит его глаза, и естественный отбор часто будет вызывать другие изменения, такие как увеличение длины усиков. или пальпы, как компенсация слепоты.
Современная генетика ясно дала понять, что отсутствие использования само по себе не приводит к исчезновению какой-либо особенности. В этом контексте необходимо учитывать положительные генетические преимущества, т.е. какие преимущества получают пещерные тетры, теряя глаза? Возможные объяснения включают:
Ингибирование белка HSP90 оказывает сильное влияние на развитие слепой тетры.
_(2687270083).jpg/440px-Mexican_Tetra_(Astyanax_mexicanus)_(2687270083).jpg "мексиканская тетра рыба пещерная. Смотреть фото мексиканская тетра рыба пещерная. Смотреть картинку мексиканская тетра рыба пещерная. Картинка про мексиканская тетра рыба пещерная. Фото мексиканская тетра рыба пещерная")
