Układ życia klaunów-anemonu jest jednym z najczęściej rozpoznawalnych przykładów symbiozy. Naukowcy dokonali przełomu w zrozumieniu, w jaki sposób anemonefish mogą bezpiecznie żyć wśród zawilców morskich, nie zostaną użądleni przez ich jadowite macki, rozwiązując stuletnią tajemnicę.
Naukowcy z Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) i ich międzynarodowi współpracownicy odkryli, że anemonefish ewoluowali w celu utrzymania bardzo niskiego poziomu kwasu sialowego w śluzie skóry, aby uniknąć uwolnienia nematocypów (komórki otaczające) w ich żywicielach nieobsługowych morskich . Naukowcy stwierdzili, że zawociki morskie nie mają również tych związków cukrowych we własnym śluzie, prawdopodobnie unikają samych kłucia. Ich ustalenia, opublikowane w czasopiśmie BMC Biology, sugerują, że anemonefish mogą korzystać z podobnej strategii ochronnej do ich gospodarzy.
Porównywanie gatunków symbiotycznych i niewymbiotycznych
W badaniu połączyło wiele podejść, w tym glikobiologię (badanie cukrów) i transkryptomiki – badanie wszystkich cząsteczek RNA wytwarzanych przez genom organizmu w celu zrozumienia ekspresji i regulacji genów. Naukowcy mierzyli i przeanalizowali próbki śluzu zarówno z anemonefish, jak i nie symbiotycznych gatunków daminy, stosując zaawansowane techniki do oddzielenia i analizy składników mieszaniny (chromatografia cieczowa).
Kwasy sialinowe są ważnymi cząsteczkami cukru naturalnie obecnymi w większości żywych organizmów, które odgrywają ważną rolę w procesach komórkowych, takich jak interakcje komórkowe i komunikacja białka. Poprzednie badania wykazały, że cząsteczki te mogą wyzwolić uwalnianie komórek kłuczących anemonu morskiego. Bardzo ciekawe, naukowcy stwierdzili, że chociaż anemonefish utrzymują pewne poziomy kwasu sialowego w swoich narządach wewnętrznych, takich jak mózg i jelita, ewoluowali specjalnie, aby mieć bardzo niskie poziomy w swojej ochronnej warstwie śluzu w porównaniu z nie symbiotyczną damą.
Badali także unikalny przypadek Domino Damselfish, który może żyć z zawinami jako nieletni. Odkryli, że ryby te wykazują również obniżony poziom kwasu sialowego w śluzie podczas ich młodego etapu, co sugeruje, że różne gatunki ewoluowały podobne adaptacje w celu osiągnięcia symbiozy za pomocą zawilców morskich.
Szczególnie interesującym odkryciem była korelacja między poziomami kwasu sialowego a stadiami rozwojowymi anemonefish. Młode larwy, które nie są jeszcze gotowe do życia z zawinami morskimi, mają normalne poziomy kwasu sialowego i zostaną ujrzone, jeśli zbliżają się do anemonu. Jednak kiedy przemieniają i rozwijają charakterystyczne białe paski i jasne pomarańczowe kolorystykę, ich poziomy kwasu sialowego spadają, umożliwiając im bezpieczne wejście do anemonu.
„Nasze ustalenia stanowią poważny postęp, ponieważ jest to jedno z pierwszych badań łączące glikobiologię z analizą transkryptomiczną w celu zbadania tego mechanizmu”, dr Natacha Roux, badacz w Center de Recherches Exulaires Et Observatoire de l'Ingenemu (CRIOBE) Na oddziale neuroetologii obliczeniowej Oist opracowano.
Dostosowanie do współistnienia
Zespół badawczy ma dwie główne hipotezy na temat tego, w jaki sposób anemonefish utrzymuje niski poziom kwasu sialowego: albo ich komórki wytwarzające śluz wyrażają wysoki poziom enzymów, które wycinają kwas sialowy, lub bakterie w ich mikrobiomie śluzu są odpowiedzialne za jego rozbicie. Druga hipoteza potwierdza wcześniejsze obserwacje, że gdy anemonefish i zawilki morskie żyją razem, ich bakteryjna flora zbiegają się z czasem.
Prof. Vincent Laudet, szef morskiej jednostki Eco-Evo-Devo Oist, podkreślił, że jest to prawdopodobnie tylko jedna część złożonej relacji symbiotycznej. „Inne czynniki mogą obejmować grubość skal rybnych, wymianę składników odżywczych między gatunkami oraz możliwe korekty samych zawilka. Relacja jest wzajemnie korzystna, a anemonefish otrzymuje ochronę przed drapieżnikami, jednocześnie pomagając w obronie anemonu i zapewnianie korzyści żywieniowych” Powiedział.
Przyszłe badania mają na celu dostarczenie ostatecznego dowodu tego mechanizmu poprzez próbę manipulowania systemem-czyniąc wrażliwą anemonefish na użądlenia i nie symbiotyczne ryby. Jest to jednak technicznie trudne i pozostaje w toku. Badanie jest również znaczące, ponieważ reprezentuje pierwszy główny artykuł z nowej międzynarodowej współpracy laboratorium badawczego między Francji National Center for Scientific Research (CNRS) i OIST.