Єльські дослідники виявили, як статевий паразитизм серед глибоководних риб-рибалок, коли самці постійно прикріплюються до самок, полегшив їхню адаптацію з мілководних місць проживання до глибоководної “опівнічної зони”. Це дослідження, що поєднує генетичний аналіз та еволюційну біологію, дає змогу припустити, що методи придушення імунітету можуть бути використані в медицині.
Глибоководні морські простори, які є найбільш розгалуженою екосистемою на планеті, можуть бути складним місцем для пошуку партнера. Проте вчені виявили, що деякі глибоководні риби виробили чудову стратегію розмноження, яка гарантує, що, знайшовши партнера у безкрайніх водах, вони залишаються разом на все життя.
Ці риби, які називаються цератіоїдами, розмножуються шляхом статевого паразитизму, коли крихітні самці прикріплюються до своїх набагато більших самок для спарювання. У деяких видів самці кусають самок, а потім відпускають після завершення процесу спарювання. В інших – самець назавжди зростається з самкою. У процесі, який називається облігатним паразитизмом, голова самця розчиняється в голові самки, а їхні кровоносні системи зливаються. Він перетворюється на постійний статевий орган, що виробляє сперму.
Вивчено еволюційні переваги
У новому дослідженні, опублікованому 23 травня в журналі Current Biology, дослідники з Єльського університету вивчили, як статевий паразитизм працює в синергії з іншими рисами, пов’язаними з рибою, щоб вплинути на диверсифікацію риби-рибалки – тварини, яка зустрічається по всьому океану і назва якої натхненна придатком, схожим на вудку, який самки використовують для заманювання здобичі.
Розуміння еволюції статевого паразитизму має наслідки, які, на думку дослідників, можуть одного дня вплинути на розвиток медицини.
Використовуючи генетичні дані з геномів рибалок, дослідники показали, як складні особливості, такі як статевий паразитизм, допомогли деяким групам рибалок перейти від блукання мілководними місцями проживання, такими як коралові рифи, до плавання в темних, відкритих водах “опівнічної зони”, глибоководної екосистеми, куди не може проникнути сонячне світло.
“Люди, як правило, мають однозначні пояснення того, чому група тварин може процвітати в певній екосистемі, але у більшості живих істот, схоже, кілька відмінних інновацій працюють синергічно, щоб освоїти нові місця проживання”, – говорить Чейз Д. Браунштейн, аспірант кафедри екології та еволюційної біології Єльського університету і один з провідних авторів дослідження. “Ми виявили, що каскад ознак, в тому числі необхідних для статевого паразитизму, дозволив рибам-рибалкам вторгнутись у морські глибини в період екстремального глобального потепління, коли океани планети зазнали екологічних потрясінь”.
Генетичні висновки та наслідки для медицини
Для дослідження вчені реконструювали еволюційну історію глибоководних видів. Вони продемонстрували, що швидкий перехід цератіоідних риб-рибалок від придонних ходоків, які використовують модифіковані плавники, щоб “ходити” по дну океану на мілководді, до глибоководних плавців стався 50-35 мільйонів років тому під час палеоцен-еоценового термічного максимуму – періоду високих глобальних температур, які спричинили вимирання по всьому океану.
Зрештою, дослідники не змогли скласти чітке еволюційне дерево глибоководних риб-рибалок, оскільки різні лінії розходилися одна від одної так швидко, що взаємозв’язок між лініями залишався нерозв’язним, сказав Браунштейн. Але вони виявили, що витоки статевого паразитизму збігаються з переходом риб-рибалок у глибоке море, хоча вони не змогли визначити, яка з двох форм паразитизму – тимчасова прив’язаність чи облігатний паразитизм – виникла першою, сказав Браунштейн.
Кілька ознак еволюціонували одночасно, щоб уможливити статевий паразитизм. Наприклад, цератіоїдам потрібно було розвинути екстремальний статевий диморфізм з великими самками і мініатюрними самцями. Їм також потрібно було втратити адаптивний імунітет – систему спеціалізованих імунних клітин і антитіл, які атакують і знищують патогени, – щоб організм самки не відторгав паразитичного самця.
Реконструювавши еволюційну історію ключових генів, залучених до адаптивного імунітету, дослідники дізналися, що численні групи глибоководних риб-рибалок конвергентно виродили свій адаптивний імунітет, що уможливило статевий паразитизм. І хоча статевий паразитизм розвивався в міру того, як глибоководні риби-рибалки просувалися вглиб моря, вчені дійшли висновку, що він не обов’язково є ключовою ознакою, що зумовлює видову диверсифікацію серед цератіоїдів. Однак, за словами Браунштейна, вона дозволила рибі-рибалці досягти успіху в опівнічній зоні.