Charyzmatyczne błazenki, ryby z rafy koralowej rozsławione przez film Gdzie jest Nemo, są natychmiast rozpoznawalne po białych paskach. Te paski, które naukowcy nazywają słupkami, pojawiają się kiedy błazenki dojrzewające z larw stają się postacią dorosłą w procesie zwanym metamorfozą, ale sposób, w jaki formują się te charakterystyczne wzory, od dawna pozostaje tajemnicą.
Nowe badanie wykazało, że prędkość, z jaką tworzą się te białe paski, zależy od gatunku ukwiałów morskich, w których żyją błazenki. Naukowcy odkryli również, że hormony tarczycy, które odgrywają kluczową rolę w metamorfozie, wpływają na to, jak szybko pojawiają się ich paski, poprzez zmiany w aktywności genu zwanego duox.
„Metamorfoza jest ważnym procesem dla błazenków – zmienia ich wygląd, a także środowisko, w którym żyją, ponieważ larwy błazenków opuszczają życie w otwartym oceanie i osiedlają się na rafie” – powiedział autor profesor Vincent Laudet, który kieruje Marine Eco -Evo-Devo Unit na Okinawa Institute of Science and Technology Graduate university (OIST). „Zrozumienie, jak zmienia się metamorfoza w zależności od żywiciela ukwiałów morskich, może pomóc nam odpowiedzieć na pytania nie tylko o to, jak przystosowują się one do tych różnych środowisk, ale także o to, jak mogą wpływać na nie inne presje środowiskowe, takie jak zmiana klimatu”.
W badaniu, zespół naukowców z Centre for Island Research and Environmental Observatory (CRIOBE) we Francji po raz pierwszy zbadał gatunek błazenka Amphiprion percula w zatoce Kimbe w Papui Nowej Gwinei.
Tamtejsze błazenki mogą żyć albo w ukwiale morskim wspaniałym, Heteractis magnifica, albo w bardziej toksycznym ukwiale dywanowym olbrzymim, Stichodactyla gigantea.
Podczas badań zespół zauważył, że młode błazenki, które żyły w ukwiale dywanowym, szybciej zdobywały swoje dorosłe białe pręgi niż błazenki żyjące w ukwiale wspaniałym.
„Byliśmy naprawdę zainteresowani nie tylko zrozumieniem, dlaczego formowanie się prętów następuje szybciej lub wolniej w zależności od ukwiałów morskich, ale także tym, co napędza te różnice” – powiedziała pierwsza autorka dr Pauline Salis, badacz z tytułem doktora w Observatoire Océanologique de Banyuls-sur- Mer z Sorbonne Université Paris, który bada wzornictwo kolorów u ryb z rafy koralowej.
W laboratorium zespół pracował z błazenkiem Amphiprion ocellaris, bliskim krewnym Amphiprion percula. Skupili się na hormonach tarczycy, o których wiadomo, że wywołują metamorfozę u żab.
Naukowcy podawali błazenki larwalne różnymi dawkami hormonów tarczycy. Zespół poinformował, że im wyższa dawka hormonów tarczycy, tym szybciej błazenki rozwijały białe paski. I odwrotnie, kiedy naukowcy podawali błazenkom lek, który powstrzymywał produkcję hormonów tarczycy, tworzenie się pasków było opóźnione.
Białe paski powstają z powodu komórek pigmentowych, zwanych irydoforami, które wyrażają określony podzbiór genów. Zespół badawczy odkrył, że hormony tarczycy przyspieszają tworzenie się białych pasków poprzez aktywację genów irydoforu.
Następnie naukowcy sprawdzili, czy te obserwacje były prawdziwe w terenie. Kiedy laboratorium CRIOBE powróciło do Zatoki Kimbe, przetransportowali młode błazenki z obu gatunków ukwiałów morskich z powrotem do Dr. Salis we Francji.
Dr Salis potwierdziła, że poziomy hormonów tarczycy były znacznie wyższe u błazenków z olbrzymiego ukwiałów dywanowych niż u błazenek ze wspaniałego ukwiału morskiego.
Aby dowiedzieć się, co spowodowało ten wyższy poziom hormonów tarczycy, zespół zmierzył aktywność większości genów w genomie błazenka.
„Wielkim zaskoczeniem było to, że spośród wszystkich tych genów tylko 36 genów różniło się między błazenkami z dwóch gatunków ukwiałów morskich” – powiedział prof. Laudet. „A jeden z tych 36 genów, zwany duox, dał nam prawdziwy moment eureki”.
Duox, który sprawia, że białko jest podwójną oksydazą, odgrywa ważną rolę w tworzeniu hormonów tarczycy, jak wykazały wcześniejsze badania. Gen duox wykazywał wyższy poziom aktywności u błazenek z olbrzymiego ukwiałów dywanowych w porównaniu z błazenkami ze wspaniałego ukwiału morskiego.
Dalsze eksperymenty we współpracy z profesorem Davidem Parichy z University of Virginia w USA potwierdziły, że duox jest ważny dla rozwoju komórek pigmentowych irydoforu. Kiedy gen duox jest inaktywowany u zmutowanych zebrafish, rozwój komórek pigmentowych iridophore jest opóźniony, jak wykazały badania.
Podsumowując, dane sugerują, że zwiększona aktywność duoxu u błazenków żyjących w olbrzymim ukwicie dywanowym skutkuje wyższym poziomem hormonów tarczycy, a tym samym szybszym tempem tworzenia się białych słupków, ponieważ komórki pigmentowe irydoforu rozwijają się szybciej.
Jednak badanie rodzi jeszcze więcej pytań, na które naukowcy muszą odpowiedzieć, w tym ekologiczną przyczynę tej zmienności w tempie formowania się białych słupków.
Być może dlatego, że olbrzymi anemon dywanowy jest bardziej toksyczny, a poziom hormonów tarczycy wzrasta w odpowiedzi na stres, spekulują naukowcy.
„Tutaj, w OIST, zaczynamy zagłębiać się w niektóre możliwe wyjaśnienia” – powiedział prof. Laudet. „Podejrzewamy, że te zmiany w tworzeniu białych pasków to tylko wierzchołek góry lodowej, i że istnieje wiele innych różnic, które pomagają błazenkom przystosować się do dwóch różnych żywicieli – ukwiałów morskich”.
