Tak jakby GMO

W okolicznościach dramatycznych zmian warunków środowiskowych ryby mają tajną broń.

Istotną aspiracją każdej formy życia jest wynalezienie sposobu by zostać mistrzem przetrwania. Mnogość ewolucyjnych rozwiązań jest oszałamiająca. Nawet takie zmiany warunków jakie opisywałem tydzień temu stanowią arenę ewolucyjnej walki o przetrwanie. Taki sposób opisano u ryby z rodziny garbikowatych, z angielska Damselfish. Poznaliśmy już mechanizm przywoływania drapieżników dla paradoksalnego efektu uratowania się przed pożarciem. Ale atak drapieżcy to nie jedyne i wcale nie najbardziej srogie zagrożenie ich życia.

Wiele ryb, a szczególnie ryby tropikalnych raf, do których zalicza się bohater dzisiejszej notki, mają bardzo wąski zakres tolerancji na temperaturę otoczenia. Podniesienie ciepłoty wody o parę stopni jest w stanie doprowadzić ryby do spadku efektywności transportu tlenu nawet o połowę. To niemal jak permanentny atak astmy dla człowieka. Jeden z czołowych badaczy zagrożeń dla środowisk rafowych, prof. Philip Munday z Uniwersytetu Jamesa Cooka w australijskim Townsville, badał ze swoim zespołem ten fatalny efekt na Acanthochromis polyacanthus, przetrzymując rybki w zbiornikach o ściśle kontrolowanej temperaturze. I temperaturę tę podnosił delikatnie, obserwując kolejne pokolenia. Z niemałym zdumieniem odkrył, że ryby dostosowały się do temperatury wyższej o 3° już po dwóch pokoleniach, mimo że raptowna zmiana temperatury w tym zakresie jest dla nich praktycznie zabójcza. Zaangażowany zespół genetyków prędko odkrył, że zmiany fizjologii odbyły się dzięki swoistej modyfikacji działania 53 genów, z których jedne zostały wyłączone, inne włączone, a jeszcze inne – przepisane na białka z lekkimi, jakby celowymi modyfikacjami. Mówiąc krótko – rybki uruchomiły mechanizmy epigenetyczne na tyle skomplikowane, że w czasie osobniczego życia trudne do realizacji „na żądanie”, ale przekazane potomstwu utrwalały i wzmacniały swój dobroczynny efekt. Profesor Munday uznał za prawdopodobne, że ten konkretny mechanizm działa u wielu gatunków ryb, zaś procesy epigenetyczne od dobrej dekady uważane są za coraz bardziej istotny i fascynujący przykład plastyczności organizmów, będący zarazem wynikiem jak i napędem procesów ewolucyjnych.

Zdjęcie w nagłówku przedstawia bohaterkę dzisiejszej notki. Znalazłem je na wikimedia.

Jeśli chcesz wiedzieć więcej:

J.M. Donelson i inni: Transgenerational plasticity of reproduction depends on rate of warming across generations; Evolutionary applications 2016

Panienka w niebezpieczeństwie

Istnieje taki fabularny motyw, obecny w kulturze co najmniej od czasów greckich, powszechny w powieściach awanturniczych, romansach, kinie akcji i grach komputerowych. Osią tego motywu jest niewinna, piękna i młoda niewiasta, która wpada w tarapaty, stając wobec smoka/zbójców/dzikich zwierząt, bezdusznych korporacji itp. Wieść o tych problemach dociera do bohatera, który podejmuje się obrony bezradnej istoty. W języku angielskim motyw ten nazywany jest „Damsel in distress”.

Ta nieskomplikowana strategia, oparta na logice „wróg twojego wroga jest twoim przyjacielem”, znalazła odzwierciedlenie także w świecie raf koralowych. I trudno oprzeć się wrażeniu, że angielska nazwa bohaterki dzisiejszej notki, Damselfish, nie jest przypadkowa. Damselfish, to przedstawiciel rodziny garbikowatych. Systematyka tych ryb rafowych obejmuje 385 gatunków zgrupowanych w 29 rodzajów, ale wyróżnia się dwie podrodziny: Błazenki (Anemonefish), których przedstawicielem jest filmowy „Nemo” oraz właśnie Damselfish, które w Polsce nazywane są po prostu Garbikami. Cała ta rodzina jest bardzo ciekawa i będzie pojawiać się w przyszłych notkach, ale dziś wróćmy do zagrożonej panienki.

Jak należy się spodziewać, w życiu pośród rafy koralowej największym zagrożeniem są drapieżniki. A nasza bohaterka jest niewielką rybką o nazwie gatunkowej Pomacentrus moluccensis aka lemon damsel, w nawiazaniu do jej barwy. Pozwólcie, ze będę ja nazywał panienką*. Strategia obronna panienki polega na tym, że zaatakowana przez drapieżnika, jeżeli odniesie najmniejszą choćby rankę, wydziela do wody substancję, która pobudza innego drapieżnika, Pseudochromis fuscus, który co trzeba przyznać, nie działa ze szlachetnych pobudek, tylko próbuje porwać zdobycz. Robi się jednak przy tym takie zamieszanie, że panienka ma znacznie większe szanse na ucieczkę, a prześladowca może zostać zaatakowany przez przybywającego sprzymierzeńca mimo woli. Oczywiście efekt ten nie jest gwarantowany, ale w badaniach, jakie chciałby prowadzić chyba każdy biolog morza wykazano, że w naturalnych warunkach panienki mają około 40% większą szansę na przeżycie ataku gdy pojawia się drugi drapieżnik. Z kolei badania, w których nie chciałby brać udziału żadna znana mi ryba wykazały, że woda pobrana z najbliższego otoczenia skaleczonej panienki i wpuszczona do akwarium z P. fuscus wywołuje u tej ryby żywe zainteresowanie. W publikacji która opisuje tę strategię nie ma niestety informacji na temat charakteru chemicznego owej substancji.

Pseudochromis fuscus Sprzymierzeniec mimo woli. Zdjęcie pochodzi z portalu Fishesofaustralia.net.au

Strategia alarmowania otoczenia o zagrożeniu jest dość powszechna w świecie zwierząt, a także roślin. Zwykle sygnał adresowany jest do pobratymców i ma charakter ostrzeżenia, ale nie powinno dziwić, że i drapieżniki nauczyły się odczytywać takie sygnały by wykorzystać je do własnych celów. Każda szansa na uniknięcie stania się posiłkiem bądź zdobycie posiłku, jest warta wykorzystania.

* Zdarzało mi się wspomnieć, że ryby mają dość swobodny stosunek do kwestii gender, a niektóre obywają się bez samców, ale P. moluccensis to gatunek w krtórym występują zarówno samice jak i samce (które opiekują się ikrą). Tylko dla językowej wygody piszę o nich w rodzaju żeńskim.

Tomasz Kijewski

Zdjęcie w nagłówku: Panienka, Pomacentrus moluccensis. Zdjęcie pochodzi z Wikimedia.

Jeśli chcesz wiedzieć więcej:

  • A. Mathis i inni: Chemical Alarm Signals: Predator Deterrents or Predator Attractants?; The American Naturalist 1995
  • D.P. Chivers i inni: The evolution of chemical alarm signals: attracting predators benefits alarm signal sendersThe American Naturalist; 1996
  • Lönnstedt O.M. i inni: Well-informed prey stealing: damage released chemical cues of injured prey signal quality and size to predators. Oecologia 2012
  • Lönnstedt O.M. i M.I. McCormick: Damsel in distress: captured damselfish prey emit chemical cues that attract secondary predators and improve escape chances; Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 2015