Морските дяволи впечатляват със зловещия си външен вид, спечелил името им, но не по-малко е необикновена тяхната еволюция и адаптации.
Ново изследване, публикувано в Nature Ecology & Evolution, разкрива как тези загадъчни същества са станали толкова разнообразни, противопоставяйки се на натиска на суровата, бедна на ресурси среда на батипелагичната зона - част от открития океан, която се простира от 1000 до 5 000 метра под повърхността на океана.
Под ръководството на екип от биолози, включващ Кори Евънс (Kory Evans) от Университета Райс и бившата му студентка Роуз Фаучър (Rose Faucher), изследването анализира еволюционния път на морските дяволи (Lophiiformes) при прехода им от местообитанията на морското дъно към откритите води на дълбокото море.
Чрез най-съвременни генетични анализи и 3D изображения на музейни екземпляри изследователите реконструират еволюционното дърво на морските дяволи и идентифицират морфологичните нововъведения, които позволяват на тези животни да процъфтяват в среда, смятана за една от най-неблагоприятните на Земята.
Морските дяволи са най-известни със своите биолуминесцентни примамки, които висят от челата им, за да привличат плячка във вечния мрак на морските дълбини. Еволюционната им история обаче далеч надхвърля тази забележителна адаптация.
Изследването разкрива, че дълбоководните пелагични морски дяволи (ceratioids) са произлезли от бентосен или живеещ на морското дъно прародител. Този прародител е живял на континенталния склон, преди да премине в откритите води на батипелагичната зона в преход, който е поставил началото на бърза еволюционна промяна. След това морските дяволи развиват характеристики като по-големи челюсти, по-малки очи и странично свити тела - адаптации, пригодени за живот в среда с ограничена храна и без слънчева светлина.
Въпреки тези насочени тенденции обаче дълбоководните морски дяволи проявяват и забележителна вариативност във формите на тялото - от архетипната кълбовидна риба-дявол до издължени форми като фенотипа "вълчи капан", който се отличава с челюстна структура, наподобяваща капан.
Това откритие е най-изненадващото в изследването, тъй като батипелагичната зона не е ограничила еволюцията, както се очакваше, въпреки очевидната липса на екологично разнообразие. Вместо това морските дяволи са постигнали високи нива на фенотипно различие, по-големи от тези на техните бентосни роднини както в плитки, така и в дълбоки води. Това предполага, че вместо да бъдат ограничавани от екологичните трудности на дълбоките морски води, дълбоководните морски дяволи са изследвали нови еволюционни възможности, разнообразявайки своите телесни форми и ловни стратегии.
Фенотипно разнообразие на морските риби. Кредит: Nature Ecology & Evolution (2024). DOI: 10.1038/s41559-024-02586-3
"Със своите уникални черти като биолуминесцентни примамки и големи орални празнини дълбоководните дяволи могат да бъдат един от малкото документирани примери за адаптивно разнообразие в ограничената откъм ресурси батипелагична зона", отбелязва Еванс, съавтор на статията и доцент по бионауки.
"Тези черти вероятно са дали на морските дяволи предимство при използването на оскъдните ресурси и придвижването в екстремните условия на тяхната среда, въпреки че не разполагаме с убедителни доказателства, които пряко да свързват това разнообразие с този вид ресурсна специализация."
Еванс отбелязва, че изследването предполага и възможността за неадаптивни процеси, като например облекчен подбор или случайни мутации, също да са допринесли за наблюдаваната изменчивост.
Изследователите също така сравняват кладите на морските дяволи в различни местообитания и откриват още неочаквани резултати. Крайбрежните видове, като рибата клоун, които живеят в разнообразна и продуктивна среда на коралови рифове, показват много по-ниски темпове на еволюционни промени, отколкото техните събратя в дълбоките морски води.
"Идеята, че една бедна на ресурси, хомогенна среда - като тази, в която от всички страни има само вода - би довела до разнообразни планове на тялото и черепа, е наистина нелогична в тази област", коментира Фаучър, който е първи автор на статията заедно с Елизабет Кристина Милър (Elizabeth Christina Miller), постдокторант в Калифорнийския университет в Ървайн.
"Когато рибите разполагат с различни характеристики, с които да взаимодействат, като корали и растения в плитките води или пясък и скали на морското дъно, тогава може да се очаква рибите да имат много вариации във формата. Но го наблюдаваме при тези дълбоководни риби, които нямат нищо друго освен вода, с която да взаимодействат."
Изследователите използват комбинация от съвременни методи за провеждане на това проучване. Те построяват филогения на морските дяволи, използвайки данни от 1092 генетични локуса за 132 вида, представляващи приблизително 38 % от описаните видове, допълнени с калибриране на фосили и геномни данни, за да се оценят времената на дивергенция и местообитанията на предците.
Морфологичните данни са събрани от музейни екземпляри, включително линейни измервания на тялото и 3D анализи на формата на черепа чрез микро-CT сканиране.
За да оценят еволюционните тенденции, изследователите прилагат филогенетични сравнителни методи за оценка на фенотипната и линейната диверсификация, докато анализите на различията определят количествено степента на морфологично вариране в кладите и местообитанията на морските дяволи.
След това те са използвали байесови модели, за да реконструират местообитанията на предците си, разкривайки, че дълбоководните морски дяволи произхождат от бентосни предци, преди да преминат към пелагичната зона. И накрая, анализите на основните компоненти визуализират как морските дяволи заемат различни области от фенотипното пространство, хвърляйки светлина върху еволюционните тенденции във формите на тялото, черепа и челюстите.
"Морските дяволи са перфектен пример за това как животът може да прави нововъведения при екстремни ограничения", коментира Еванс. "Тази работа не само подобрява разбирането ни за дълбоководното биоразнообразие, но също така илюстрира устойчивостта и креативността на еволюцията."
Значението на това изследване се простира отвъд еволюционната история на морските дяволи. То дава ценни сведения за това как животът се адаптира към екстремни среди. Дълбоките морски води са една от най-слабо проучените екосистеми на Земята, но въпреки това играят решаваща роля за глобалното биоразнообразие и въглеродния цикъл на планетата. Разбирането на това как организми като морските дяволи процъфтяват в такива условия помага на учените да прогнозират как животът може да реагира на промените в околната среда, включително тези, причинени от изменението на климата.
Освен това изследването засяга по-широки въпроси на макроеволюцията: как възникват, адаптират се и се разнообразяват нови видове. Показвайки, че дори бедни на ресурси среди могат да стимулират значително еволюционно разнообразие, изследването оспорва традиционната представа и открива нови пътища за изучаване на еволюцията в екстремните местообитания.
Справка: Elizabeth Christina Miller et al, Reduced evolutionary constraint accompanies ongoing radiation in deep-sea anglerfishes, Nature Ecology & Evolution (2024). DOI: 10.1038/s41559-024-02586-3
Източник: Deep-sea marvels: How anglerfish defy evolutionary expectations, Rice University
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари