Kaip moliuskai išmoko medžioti žuvis • Julija Kondratenko • Mokslinės naujienos apie "Elementus" • Evoliucija, genetika

Kaip moliuskai išmoko medžioti žuvis

Pav. 1. Koveris nuskaitymo ant jūros dugno ieškant grobio "border = 0>

Pav. 1. Kūgis nuskaitymo ant jūros dugno ieškant grobio. Nuotraukos iš iflscience.com

Jūros kriauklių kūgiai turi nuostabų meistriškumą: šie laisvalaikio apatiniai gyventojai žino, kaip medžioti mažas žuvis. Norėdami tai padaryti, jie turi gana sudėtingą prietaisą – harpūną, galintį smogti grobį su stipria nuodija. Tačiau iki šiol mokslininkai neturėjo aiškios idėjos, kaip spurgai įsigijo tokius ginklus. Naujajame tyrime mokslininkai atstatė evoliucinę kiausių istoriją "moliuskų prisitaikymą prie žuvų medžioklės. Tai yra retas rekonstrukcijos pavyzdys molekulinių pokyčių, dėl kurių atsirado naujos rūšys su neįprasta specializacija.

Kartais evoliucijos eigoje yra sunku įsivaizduoti procesus, kurie yra ištempti laiku. Įdomus pavyzdys – plekšnės, plokščios žuvies, kuri veda į apačią ir akys yra vienoje kūno pusėje, akys. Ilgą laiką nebuvo žinoma apie vidutinę evoliucinę formą tarp "įprastų" žuvų (kurių akys yra priešingose ​​pusėse) ir plekšnės.Tačiau prieš kelerius metus mokslininkai atrado modernių plekšnių, kurių akys yra asimetriškos (žr.: "Fosilinė žuvis" dar kartą patvirtino Darvino teisingumą "Elements", 2008 06 18) iškastiniai liekanys. Taigi, nesvarbu, kaip sunku įsivaizduoti, tačiau viena iš akmenų plekšnės palaipsniui buvo nuskaityta į kitą pusę, kad žuvys galėtų patogiai gyventi šalia apačios (dėl to žuvys gali puikiai užmaskuoti, apsimeta, kad yra substrato dalis).

Dar labiau įdomu ištirti organizmų prisitaikymo procesus tarpusavyje, ypač nuolatinę plėšrūnų-grobio ir parazitų-grobio ginkluotės rases, kuriose visi dalyviai turi prisitaikyti, kad nebūtų alkani arba, priešingai, nebūtų valgyti. Šiuo atveju dažnai atsitinka taip, kad tam tikras nukentėjusysis, kuris, savo ruožtu, išprovokuoja būdus, kaip užkirsti kelią grėsmei, kuo labiau "išpjaunamas" plėšrikas ar parazitas.

Neseniai mokslininkai sugebėjo atsekti pirmuosius evoliucinius žingsnius, kaip mokytis vienos iš neįtikėtinai laukinių medžiotojų – moliuskų kūgio (1 pav.), Kuris medžioja žuvį (žr. Vaizdo įrašą).Kaip tokia lėta būtybė išmoko medžioti? Ir įdomiau, kokie evoliuciniai pokyčiai sugebėjo tokį medžioklę?

Dauguma kankinių medžioja palyginti lengva grobio – kirminai, kurie, kaip ir kūgiai, judėti išilgai dugno, todėl juos lengviau sugauti. Nepaisant to, tam tikru evoliucinės istorijos tašku kai kurie moliuskai pereidavo prie žuvies ir pradėjo juos specializuotis. Mokslininkai pradėjo atsipalaiduoti kūgių prisitaikymo prie žuvų medžioklės istoriją, atidžiai ištyrę šių moliuskų filogenetinį medį, remdamiesi kai kurių mitochondrijų kūgio žymenų panašumu ir atspindėdami įvairių rūšių giminystės laipsnį. Mokslininkai atkreipė dėmesį į įdomią moliuskų grupę, kuri, nors ir buvo kirminų medžiotojai, buvo arčiau žuvų medžiotojų, nei kitiems kirminų medžiotojams. Ar šie moliuskai mokosi medžioti žuvį?

Pirmiausia turite išsiaiškinti, koks molluskas turi tapti geru žuvies medžiotoju.

Pirma, tai yra nuodai, kurie paralyžiavo žuvį, kitaip kūgis paprasčiausiai neturės progos pasivyti auką. Nuodų kūgiai yra peptidai, kurie gali turėti skirtingus veikimo mechanizmus. Pavyzdžiui, nuodai Conus geographus panaši į žuvų insulino struktūrą ir kai žuvis patenka į didelį šios medžiagos debesį, jis patenka į glikeminį šoką. Netgi kūgeliuose yra porų nuodų, veikiančių stuburinius, ir blokuoja nervų impulsų nuosmukį. Vienas iš jų, δ-konotoksinas, slopina natrio kanalų inaktyvaciją, o kitas, κ-konotoksinas slopina kalio kanalų aktyvavimą (žr.: "Conotoxin"). Sujungus šiuos nuodus, išjungiami ir paralyžiami abu žuvų neuronų veikimo potencialo mažinimo mechanizmai.

Antra, moliuskai, kurie medžioja žuvis, dažniausiai turi harpūną – radulos ("trintui", kuri yra moliuskų kalba ir reikalinga maisto grumtui) modifikuoti. Naudodami šį harpūną, moliuskas gali išprotėti grobį ir tuo pačiu metu veiksmingai išgydyti jam nuodų (jei tiesiog išmesite nuodus į vandenį, tuomet reikia naudoti daugiau nuodų ar veiksmingesnį nuodų).

Neįprasti moliuskai, priklausantys kirminų medžiotojams, bet kurie genetu arčiau žuvų medžiotojų, neturėjo harpūnais, tačiau mokslininkai atrado, kad vienas iš žalojančių indų komponentų yra δ-konotoksinas. Kadangi šiuose moliuskuose nebuvo antrojo nuodų komponento, reikalingo visiškai blokuoti stuburinių nervų impulso nutekėjimą, šie moliuskai neturėjo galėti veiksmingai paralyžiuoti žuvų.Nepaisant to, mokslininkai nusprendė atstovauti vienai iš šių moliuskų rūšies – Conus tessulatus – suteikti galimybę parodoje parodyti, kokie yra jų gebėjimai medžioti žuvis.

Moliuskai buvo pasodinti viename akvariume su įprastomis aukomis – kirminais, taip pat su mažomis žuvimis. Moliuskai pageidavo medžioti kirminus, tačiau mokslininkų džiaugsmui jie bandė ir užpuolė žuvis (2 pav.). Išpuoliai buvo gana nepatogūs, nes moliuskai negalėjo pertraukti žuvies su harpūnu ir visiškai paralyžiuoti. Nepaisant to, mokslininkai išdidžiai pranešė, kad vienas iš jų skyrių sugebėdavo išlaisvinti nuodus žuvims tiesiai žiaunose, po kurio ji pradėjo spazmus ir molluskas sugebėjo jį nuryti.

Pav. 2 Clam Conus tessulatusspecializuojasi kirminų, bando atakuoti žuvį. Apatinėje nuotraukoje pastebimas mažas baltas debesų nuodų (žemiau krašto žuvų fin fins). Nuotraukos iš diskusijos straipsnio PNAS

Požemiai β-konotoksinai, galintys paralyžiuoti stuburinius, akivaizdžiai atsirado moliuskuose prieš κ-konotoksinus, nes visų jų savininkų δ-konotoksinai yra gana panašūs, o skirtinguose genuose atsiradę κ-konotoksinų genai skirtingose ​​moliuskų grupėse.Skirtingos moliuskų grupės nustatė skirtingus būdus padaryti savo ginklus kuo veiksmingesnį, kai jie gavo pirmąjį komponentą, δ-konotoksinus. Autoriai pasiūlė tokį scenarijų, kuriame moliuskai išmoko žuvų medžioklę. Iš pradžių vienas iš toksinų, veikiančių stuburinių gyvūnų, pasirodė kirminų medžiotojams. Šis toksinas buvo naudingas, kad apsaugotų savo grobį nuo žuvies, kuri bandė ją pavogti. Tada paaiškėjo, kad tam tikra sėkme pati žuvis gali tapti grobiu, o įvairūs moliuskai "išrado" įvairius papildomus toksinus, kad pagerintų jų nuodus. Tada daugelis iš jų gavo harpūnaus, kurie padėjo nustatyti auką ir į jį įpurškti nuodą, kad jis veiktų geriau.

Visi šie procesai labai ilgą laiką įvyko daugumoje žuvų medžiotojų, o tos rūšys, kurios medžioja kirminus, bet taip pat turi vieną iš būtinų žuvų medžiojamųjų toksinų, tikriausiai yra kažkas panašaus į gyvenamąsias mineralines medžiagas, kurios dėl kokių nors priežasčių nustojo mokytis medžioti. Tačiau dėkojau jiems, mes sužinojome, kaip moliuskas gali įgyti gebėjimą, stebina tokį lėtą tvarinį, tapti žuvų medžiotoju.

Šaltinis: J. W. Aman, J. S.Imperial, B. Ueberheide, M. Zhang, M. Aguilar, & D. Taylor. Žuvies sraigių įžvalgos iš Conus tessulatus // PNAS. DOI: 10.1073 / pnas.1424435112.

Julija Кондратенко


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: