小丑魚是如何變成「小丑」的?

2021-01-08 科技工作者之家

▲小丑魚的體色並不局限於橙色或紅色,從黃色到黑色的都有。不同物種具有的白色條紋數量各不相同:0條、1條 (頭部)、2條 (頭部和軀幹) 或者3條 (頭部、軀幹和尾巴)。雙鋸魚屬 (Amphiprion) 的4種小丑魚:從左上開始順時針方向分別是A. ephippium、A. frenatus、A. ocellaris和A. bicinctus。

▲15天齡的幼年小丑魚(A. ocellaris),已經完全展示了頭部和軀幹的兩道條紋,第三道尾部的條紋正在形成中。

包括小丑魚在內的珊瑚礁魚類呈現出各種各樣的顏色,但目前尚不清楚這些顏色是如何進化的,以及它們在魚的一生中是如何發育出來的。近日,一項發表在《BMC生物學》雜誌上的研究為小丑魚不同條紋的進化以及不同物種個體從幼體發育為成體的過程中,條紋是如何變化的提供了新的線索。

法國索邦大學的Vincent Laudet博士是論文的通訊作者,他說:「我們證實了小丑魚的祖先具有3條白色條紋,而某些物種在進化過程中失去了條紋。在物種進化過程中條紋的消失與現生的不同物種個體發育出不同條紋模式之間,我們發現了一些驚人的相似之處。」通過對兩種小丑魚的研究 (Amphiprion ocellaris和Amphiprion frenatus),研究人員發現這兩種魚在剛孵化不久時身上都沒有條紋,隨後他們在頭部和軀幹同時長出了條紋。前者在接近尾巴的位置長出第3條條紋,而後者軀幹部的條紋在其成年之前便消失了。

通過研究另外26種小丑魚的發育信息,作者發現至少有9種魚幼年時的條紋多於其成年之後,於是作者研究了小丑魚進化過程中條紋的發育。

Laudet博士說:「有趣的是,所有現生的小丑魚在它們出生後都會由前到後逐漸長出條紋,有些物種的個體在成年後又從後到前逐漸失去條紋,這與小丑魚進化過程中條紋消失的情況類似;然而所有小丑魚最初都具有3條條紋——如同他們的共同祖先——隨著它們分化為現在的30個不同的物種,某些小丑魚失去了條紋,與現生小丑魚在其成長過程中失去條紋的模式類似。」

Laudet博士補充說:「有趣的是,雖然小丑魚的條紋數量從0到3不等,但這些條紋的構成方式卻沒有多大差異。在所有的雙條紋物種中,缺失的都是最靠近尾巴的那條條紋,而保留了頭部和軀幹的條紋。所有的單條紋物種都只保留了頭部條紋,沒有軀幹和尾鰭條紋。如此一來,某些物種完全沒有條紋;而有1條條紋的物種,條紋只會在頭部,而不會出現在軀幹或尾部;有2條條紋的物種,條紋必然在頭部和軀幹,而不會出現在頭部和尾部。」

為了研究條紋形成和消失的分子機制,作者用一種可抑制斑馬魚條紋發育的物質對小丑魚進行了處理。該物質靶向色素細胞中的特定受體,細胞可產生反射/斑斕的色彩。作者發現,用這種物質處理過的幼體,其條紋發育不完全或者完全不發育,具有劑量依賴性。這些結果表明小丑魚身上的白色條紋是由色素細胞生成,這些細胞數量的減少會抑制條紋的形成。

Laudet博士說:「珊瑚礁魚類的色斑為何如此多樣化,這些特徵是如何起源的?解開這些謎團有助於我們理解這些複雜表型的形成。此外,這些不同的條紋可能有利於小丑魚進行物種識別,包括潛在的繁殖對象。」

編譯:燈絲

審稿:阿淼

責編:南熙

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