Исследование проливает свет на странный процесс спаривания удильщиков.

Новое исследование проливает свет на эволюцию глубоководных удильщиков с акцентом на развитие их уникального (и несколько тревожного) процесса спаривания.

Будучи самой обширной экосистемой на планете, глубокое море может оказаться трудным местом для поиска партнера. Несмотря на это, говорят ученые, некоторые глубоководные удильщики выработали уникальный метод размножения, который гарантирует, что, как только их партнер высадится в обширной открытой воде, они останутся там на всю жизнь.

Эти удильщики, называемые цератиоидами, размножаются посредством полового паразитизма, при котором маленькие самцы прикрепляются к своим более крупным самкам для спаривания.

У некоторых видов самцы кусают самок, а затем отпускают их после завершения процесса спаривания. В других случаях самец навсегда сливается с самкой. В процессе, называемом облигатным паразитизмом, голова самца сливается с головой самки, и их кровообращение объединяется. Он превращается в постоянный половой орган, производящий сперму.

В новом исследовании журнала Текущая биологияИсследователи из Йельского университета изучили, как сексуальный паразитизм работает в сочетании с другими чертами, связанными с рыбами, влияя на разнообразие удильщиков, животного, обитающего в океанах, чье название навеяно похожим на удочку придатком, который самки используют для привлечения добычи.

По мнению исследователей, понимание эволюции паразитизма имеет последствия, которые однажды могут привести к прогрессу в медицине.

Лучшее понимание того, как глубоководные удильщики теряют адаптивный иммунитет, однажды может способствовать прогрессу в медицинских процедурах, таких как трансплантация органов и пересадка кожи.

Используя генетические данные геномов удильщиков, исследователи показали, как сложные черты, такие как половой паразитизм, помогли некоторым популяциям удильщиков перейти от мелких, блуждающих мест обитания, таких как коралловые рифы, к плаванию в темных открытых водах «полнуночной зоны». «, глубоководная экосистема, куда не может проникнуть солнечный свет.

Чейз Д говорит: «Люди, как правило, имеют однохарактерные объяснения того, почему группа животных процветает в определенной экосистеме, но в большинстве организмов несколько различных инноваций, похоже, работают синергетически, чтобы использовать новые среды обитания», — сказал Браунштейн, аспирант. студент факультета экологии и эволюционной биологии Йельского университета и соавтор исследования.

«Мы обнаружили, что ряд признаков, в том числе тех, которые необходимы для полового паразитизма, позволили удильщикам проникнуть в глубокие морские глубины в период экстремального глобального потепления, когда океаны планеты испытывали экологические нарушения».

Для исследования ученые реконструировали историю эволюции глубоководных видов. Они продемонстрировали, что быстрый переход цератоидных удильщиков от донных ходоков, которые используют модифицированные плавники для «хождения» по дну океана на мелководье, к глубоководным пловцам, произошел 50–35 миллионов лет назад во время палеоценового и эоценового термического максимума. Период Высокие глобальные температуры привели к исчезновению всех океанов.

В конечном итоге исследователи не смогли вывести четкое эволюционное древо глубоководных удильщиков, потому что разные линии слишком быстро расходились друг с другом, оставляя отношения между линиями неразрешенными, говорит Браунштейн. Но они обнаружили, что истоки полового паразитизма совпали с перемещением удильщиков в глубокое море, хотя они не смогли определить, какая из двух форм паразитизма — временная привязанность или облигатный паразитизм — возникла первой, говорит Браунштейн.

Одновременно развилось множество черт, которые сделали возможным сексуальный паразитизм. Например, цератоидам необходимо было развить крайний половой диморфизм с крупными самками и миниатюрными самцами. Им также необходимо было избавиться от адаптивного иммунитета — системы специализированных иммунных клеток и антител, которые атакуют и уничтожают патогены, — чтобы организм женщины-хозяина не отвергал паразитического самца.

Реконструируя эволюционную историю ключевых генов, участвующих в адаптивном иммунитете, исследователи узнали, что несколько групп глубоководных удильщиков конвергентно ухудшили свой адаптивный иммунитет, что привело к половому паразитизму. Хотя половой паразитизм развивался по мере перемещения удильщиков из пелагических в глубоководные районы, они пришли к выводу, что это не обязательно является основной особенностью, способствующей видовому разнообразию среди цератоидных. Однако, по словам Браунштейна, удильщикам удалось добиться успеха и в полуночной зоне.

«Считается, что сексуальный паразитизм полезен для обитателей глубокого моря, самой большой и однородной среды обитания на Земле», — говорит он. «Как только особи находят себе пару на этом огромном пространстве, облигатный сексуальный паразитизм позволяет им цепляться за них навсегда, что, по-видимому, сыграло решающую роль в эволюции глубоководных удильщиков».

Исследование имеет потенциальные последствия для здоровья человека, говорит старший автор Томас Нир, профессор экологии и эволюционной биологии в Йельском университете и профессор океанографии позвоночных в Йельском музее Пибоди.

«Лучшее понимание того, как глубоководные удильщики теряют адаптивный иммунитет, однажды может способствовать прогрессу в медицинских процедурах, таких как трансплантация органов и пересадка кожи, где подавление иммунитета имеет решающее значение», — говорит он. «Это интересная область для будущих медицинских исследований».

Дополнительные соавторы из Университета Северной Каролины в Шарлотте; Йель. Министерство природных ресурсов США, Отдел морских ресурсов; И Чикагский университет.

источник: Йельский университет