На протяжении многих лет биологи и аквариумисты наблюдают за необычными, непропорционально толстыми губами некоторых африканских цихлид, обитающих в Великих Африканских озерах, таких как Виктория, Малави и Танганьика. Это явление вызвало множество вопросов: почему эволюция выбрала именно эту характеристику?
Об этом сообщает ProIT
Команда ученых под руководством доктора Нагацуши Мачии из Токийского технологического института стремится найти ответы на эти вопросы, исследуя молекулярные особенности этих изменений, в частности структуру тканей, функционирование генов и механизмы развития.
Параллельная эволюция и ее значение
Цихлиды из разных озер демонстрируют схожие анатомические черты, несмотря на то, что не являются тесно родственными. Это явление, известное как параллельная эволюция, описывает, как похожие адаптации возникают независимо в различных популяциях под воздействием схожей среды. В случае цихлид ключевыми факторами являются особенности их питания и структура дна в озерах.
По мнению эволюционного биолога из Гарварда Джонатана Лососа, параллельная эволюция является «живым доказательством действия естественного отбора», формирующего адаптивные решения в ответ на вызовы среды.
Озера Виктория, Малави и Танганьика создают уникальные условия для исследований. Изолированные водные экосистемы стали основой для независимого формирования видов цихлид, превратив каждое озеро в эволюционную лабораторию.
Микроскопический анализ тканей показал, что у рыб с толстыми губами ткани богаты протеогликанами — большими молекулами, состоящими из белков и сахаров. Эта компонента обладает способностью удерживать воду, влияя на структуру и эластичность тканей.
Генетические исследования и их последствия
Исследования показали, что у цихлид с большими губами на ранних этапах развития активизируются соответствующие гены. Это свидетельствует о том, что склонность к гипертрофии губ формируется на очень ранних стадиях и поддерживается на протяжении всей жизни. Регуляция таких процессов указывает на сложный механизм, который закрепляет эту черту в популяциях на уровне поколений.
Еще одним важным открытием стало изучение генов, связанных с сигнальным путем Wnt, который контролирует рост, деление, движение и специализацию клеток. Этот путь остается активным как в молодом, так и во взрослом возрасте у цихлид с гипертрофированными губами, что указывает на длительную стимуляцию роста тканей.
Исследования также продемонстрировали сходство между биохимией губ цихлид и некоторыми заболеваниями кожи у людей, такими как келоиды. Это открытие может привести к новым направлениям в изучении нарушений роста тканей и предоставить подсказки относительно лечения рубцов.
На вопрос, почему в природе возникла такая особенность, биологи предполагают, что толстые губы могут обеспечивать рыбам преимущества во время питания, в частности амортизируя контакт с острыми камнями и улучшая способность реагировать на раздражители в воде.
Несмотря на схожие условия существования, не все виды развили гипертрофированные губы, что обусловлено полигенным характером этой черты — она зависит от множества генов, каждый из которых вносит свой вклад. В тех видах, где адаптивное преимущество больших губ является незначительным или отсутствует, соответствующие гены активируются слабо.
Генетические исследования уже выявили несколько регионов в геноме цихлид, влияние которых на толщину губ требует дальнейшего изучения. В будущем ученые планируют более детально исследовать механизмы роста губ у рыб и тканей у человека, что может дать ответы на вопросы эволюции и функций соединительной ткани в различных живых организмах.