Tetrașii mexicani în cavernele negre de pitch nu au avut niciun folos pentru organele costisitoare din punct de vedere energetic.
Fotografii cu Astyanax Mexicanus, Forma de suprafață cu ochii (partea de sus) și forma de peșteră fără ochi (partea de jos). Credit: Daniel Castranova, Nichd/NIH
Fotografii cu Astyanax Mexicanus, Forma de suprafață cu ochii (partea de sus) și forma de peșteră fără ochi (partea de jos). Credit: Daniel Castranova, Nichd/NIH
Din când în când, ori de câte ori o populație a fost măturată într -o peșteră și a supraviețuit suficient de mult pentru ca selecția naturală să -și ia drumul, ochii au dispărut. „Dar nu este că totul a fost pierdut În peștele de pește ”, spune geneticianul Jaya Krishnan de la Oklahoma Medical Research Foundation.„ Multe îmbunătățiri s -au întâmplat și ele. ”
Deși dispariția ochilor lor continuă să fascineze biologii, în ultimii ani, atenția a trecut la alte aspecte intrigante ale biologiei peștilor. A devenit din ce în ce mai clar că nu au pierdut doar din vedere, ci și -au câștigat multe adaptări care îi ajută să prospere în mediul lor de peșteră, inclusiv unele care pot ține indicii pentru tratamente pentru obezitate şi diabet la oameni.
Aruncând ochii scumpi
S -a dezbătut de mult de ce s -au pierdut ochii. Unii biologi obișnuiau să susțină că s-au îndepărtat doar de generații, deoarece animalele care locuiesc în peșteri cu ochi defecți nu au avut niciun dezavantaj. Dar o altă explicație este considerată acum mai probabilă, spune fiziologul evolutiv Nicolas Rohner de la Universitatea din Münster din Germania: „Ochii sunt foarte scumpe în ceea ce privește resursele și energia. Majoritatea oamenilor sunt de acord acum că trebuie să existe un avantaj pentru a le pierde dacă nu aveți nevoie de ele. ”
Oamenii de știință au observat că mutațiile din diferite gene implicate în formarea ochilor au dus la pierderea ochilor. Cu alte cuvinte, spune Krishnan, „diferite populații de pește de peșteră și -au pierdut ochii în moduri diferite.”
Între timp, celelalte simțuri ale peștilor tind să fie îmbunătățite. Studiile au descoperit că peștii care locuiesc în peșteri pot Detectați niveluri mai mici de aminoacizi decât peștele de suprafață poate. De asemenea, au mai multe construcții de gust și o densitate mai mare a celulelor sensibile alături de corpurile lor, care le lasă să simtă presiunea și curgerea apei.
Regiunile creierului care procesează alte simțuri sunt, de asemenea, extinse, spune biologul de dezvoltare Misty Riddle de la Universitatea din Nevada, Reno, care a coautorizat Un articol din 2023 despre cercetarea mexicană din Tetra În revizuirea anuală a biologiei celulare și dezvoltării. „Cred că ceea ce s -a întâmplat este că trebuie, să omori programul de ochi pentru a extinde celelalte zone.”
Uciderea proceselor care susțin formarea ochiului este literalmente ceea ce se întâmplă. La fel ca și membrii care nu locuiesc pe peșteri, toți embrionii peștii încep să facă ochi. Dar după câteva ore, Celulele din ochiul în curs de dezvoltare încep să moarăpână când întreaga structură a dispărut. Riddle consideră că această ineficiență aparentă poate fi inevitabilă. „Dezvoltarea timpurie a creierului și a ochiului este complet împletită – se întâmplă împreună”, spune ea. Asta înseamnă că cel mai puțin perturbator mod de a evolua o ochi de a evolua poate fi să începi să faci un ochi și apoi să scapi de el.
În ceea ce Krishnan și Rohner au numit „unul dintre cele mai marcante experimente efectuate în domeniul evoluției vertebratelor”, un studiu publicat în 2000 a arătat că Soarta ochiului de pește este puternic influențată de lentila sa. Oamenii de știință au arătat acest lucru prin transplantul obiectivului unui embrion de pește de suprafață într -un embrion de pește și invers. Când au făcut acest lucru, ochiul peștelui de peșteră a crescut o retină, celule de tijă și alte părți importante, în timp ce ochiul peștilor de suprafață a rămas mic și subdezvoltat.
Înfometat și bâlbâit
Este ușor de observat de ce peștele de pește ar fi dezavantajat dacă ar menține țesuturile scumpe pe care nu le folosesc. Întrucât vieți relativ mici sau crește în peșterile lor, peștele supraviețuiesc probabil într -o dietă slabă de fecale de liliac în mare parte și deșeuri organice care se spală în timpul sezonului ploios. Cercetătorii care păstrează peștele de peșteri în laboratoare au descoperit că, genetic, creaturile sunt adaptate în mod deosebit la absorbția și depozitarea nutrienților. „Acestea sunt în permanență flămânzi, mănâncă cât pot”, spune Krishnan.
În mod intrigant, peștii au cel puțin două mutații care sunt asociate cu diabetul și obezitatea la om. Cu toate acestea, în peștele de peșteră, acestea pot sta la baza unor trăsături care sunt foarte utile pentru un pește care are ocazional multă mâncare, dar de multe ori nu are niciunul. Atunci când oamenii de știință compară peștele de peșteră și peștii de suprafață păstrați în laborator în aceleași condiții, peștele de pește a hrănit cantități regulate de alimente standard de pește „se îngrașă. Au glicemie ridicată”, spune Rohner. „Dar remarcabil, nu dezvoltă semne evidente de boală.”
Grăsimile pot fi toxice pentru țesuturi, explică Rohner, astfel încât sunt depozitate în celulele grase. „Dar când aceste celule devin prea mari, pot izbucni, motiv pentru care de multe ori vedem inflamația cronică la oameni și la alte animale care au păstrat multă grăsime în țesuturile lor.” Cu toate acestea, un studiu din 2020 de Rohner, Krishnan și colegii lor au dezvăluit că chiar și peștele de peșteră foarte bine hrănit au avut mai puține semne de inflamație în țesuturile lor grase decât peștele de suprafață fac.
Chiar și în condițiile lor rare peșterii, peștera sălbatică poate fi uneori foarte grasă, spune Riddle. Acest lucru se presupune că, de fiecare dată când mâncarea sfârșește în peșteră, peștele mănâncă cât mai mult din ea, deoarece nu poate fi nimic altceva pentru mult timp. În mod intrigant, spune Riddle, grăsimea lor este de obicei galben strălucitor, din cauza nivelurilor ridicate de carotenoizi, substanța din morcovi pe care bunica ta obișnuia să le spună că ești bun pentru … ochi.
„Primul lucru care ne -a venit în minte, desigur, a fost că acumulau acestea pentru că nu au ochi”, spune Riddle. La această specie, astfel de idei pot fi testate: oamenii de știință poate traversa peștele de suprafață (cu ochii) și peștele de peșteră (fără ochi) Și uitați -vă cum sunt urmașii lor. Când se face acest lucru, spune Riddle, cercetătorii nu văd nicio legătură între prezența sau dimensiunea ochilor și acumularea de carotenoizi. Unii pești de peșteră fără ochi aveau grăsimi care erau practic alb, ceea ce indică niveluri mai mici de carotenoid.
În schimb, Riddle consideră că acești carotenoizi ar putea fi o altă adaptare pentru a suprima inflamația, ceea ce ar putea fi important în sălbăticie, deoarece peștele de pește este probabil să supraalimeze ori de câte ori sosirea alimentelor.
Studiile realizate de Krishnan, Rohner și colegii publicate în 2020 și 2022 au găsit alte adaptări care par să ajute la reducerea inflamației. Celulele peștilor produc niveluri mai mici de anumite molecule numite citokine care promovează inflamațiaprecum și Niveluri mai mici de specii reactive de oxigen -Produsele secundare care afectează țesuturile ale metabolismului organismului, care sunt adesea crescute la persoanele cu obezitate sau diabet.
Krishnan investighează acest lucru în continuare, în speranța de a înțelege modul în care peștele de peșteră bine hrănit rămâne sănătos. Între timp, Rohner este din ce în ce mai interesat de modul în care peștera supraviețuiește nu doar supraalimentarea, ci și perioade lungi de înfometare.
Fără deșeuri
La un nivel mai fundamental, cercetătorii încă speră să -și dea seama de ce tetra mexicană a evoluat în forme de peșteră, în timp ce orice număr de alți pești de râu mexican care, de asemenea, se termină în mod regulat în peșteri. (La nivel global, există mai mult de 200 de specii de pește adaptate pe peșteră, dar speciile care mai au populații la suprafață sunt destul de rare.) „Probabil, există ceva despre machiajul genetic al Tetrasului care le facilitează adaptarea”, spune Riddle.
Deși peștele de pește sunt acum animale de laborator bine stabilite utilizate în cercetare și sunt ușor de achiziționat în acest scop, păstrarea lor în sălbăticie va fi importantă pentru a proteja lecțiile pe care le dețin în continuare pentru noi. „Există sute de milioane de pești de suprafață”, spune Rohner, dar populațiile de pește de pește sunt mai mici și mai vulnerabile la presiuni precum poluarea și oamenii care trag apă din peșteri în timpul secetelor.
Unul dintre studenții lui Riddle, David Perez Guerra, este acum implicat într -un comitet pentru a sprijini conservarea peștilor peșteri. Și cercetătorii înșiși sunt din ce în ce mai atenți. „Țesuturile peștilor colectate în ultima călătorie pe teren a laboratorului nostru au beneficiat nouă laboratoare diferite”, spune Riddle. „Nu am pierdut nimic.”
Acest articol a apărut inițial în Revista cunoscutăo publicație nonprofit dedicată pentru ca cunoștințele științifice să fie accesibile tuturor. Înscrieți -vă la buletinul informativ al revistei cunoscute.
Revista cunoscută explorează semnificația din lumea reală a muncii savante printr-o lentilă jurnalistică.
