Эти рыбы точно знают, как выделяться: почему у цихлид такие огромные губы

Если вы когда-либо наблюдали за африканскими цихлидами, обитающими в озерах Виктория, Малави и Танганьика, то, вероятно, замечали их необычные и довольно толстые губы. Эти рыбы не только привлекают внимание аквариумистов, но и озадачили биологов, пытающихся понять, как и почему они развили такие молекулярные особенности.

Фото: Generated by AI (DALL·E 3 by OpenAI) is licensed under Free for commercial use (OpenAI License)

Африканская цихлида

Губы африканских цихлид: как это эволюционировало?

На протяжении многих лет ученые задавались вопросом, почему некоторые виды цихлид имеют гигантские губы, тогда как другие рыбы не отличаются такими чертами. В поисках ответа команда под руководством доктора Нагатоши Мачии из Токийского технологического института начала углубленное исследование. Они сравнивали не только внешние особенности, но и молекулярные механизмы — гены, которые влияют на формирование губ и других частей тела.

Параллельная эволюция: что влияет на форму губ

Сравнение видов цихлид, обитающих в различных озерах, показало интересный феномен — параллельная эволюция. Это процесс, при котором в разных местах, с разными видами, развиваются схожие признаки, несмотря на отсутствие родства. Причина этого — давление внешней среды, которое действует на виды, заставляя их адаптироваться к одинаковым условиям.

Для цихлид озера Виктория, Малави и Танганьика стали своего рода природными лабораториями. Эти изолированные экосистемы позволили ученым наблюдать, как эволюция приводит к схожим результатам у разных видов, несмотря на географическое разделение.

Молекулярные тайны толстых губ

Оказавшиеся не только внешним признаком, но и результатом сложных молекулярных процессов, толстые губы цихлид содержат протеогликаны — молекулы, которые играют ключевую роль в поддержании структуры тканей. Эти молекулы обладают уникальной способностью удерживать воду, что способствует увеличению объема тканей и формированию губ, приобретающих их характерную "пухлость".

Исследования показали, что в генах цихлид с увеличенными губами присутствует повышенная активность хондроитинсульфатных протеогликанов, что приводит к увеличению объема соединительных тканей. Этот процесс начинается уже в молодом возрасте рыбы, когда она только начинает развивать свои уникальные черты.

Генетика и сигнальные пути

Особое внимание ученые уделили генам, связанным с путем Wnt, который играет важную роль в росте и развитии клеток. Этот путь регулирует не только эмбриональное развитие, но и поддержание тканей у взрослых животных, включая цикличность роста и восстановление тканей. У цихлид с гипертрофированными губами наблюдается усиленная экспрессия генов, связанных с этим путем, что приводит к непрерывному росту и накоплению большего количества клеточного материала.

Биологическая связь с человеком

Что интересно, молекулы, которые отвечают за образование толстых губ у рыб, аналогичны тем, которые участвуют в человеческих заболеваниях кожи, таких как келоиды — фиброзные рубцы, которые образуются, когда ткань начинает бесконтрольно разрастаться. Эти молекулы, включая протеогликаны, помогают тканям расширяться и поддерживать форму, что схоже с процессами, происходящими у людей с избыточным развитием соединительных тканей.

Эволюционная роль больших губ

Для некоторых видов цихлид большие губы могут быть не просто эстетическим, а функциональным элементом. Эти губы, скорее всего, помогают рыбам исследовать скалистые расщелины, а также могут усилить восприятие экологических сигналов, таких как запахи и вибрации в воде, что улучшает их способность обнаруживать добычу.

Тем не менее, эта черта не характерна для всех цихлид. Эволюция губ зависит от множества факторов, включая стиль питания и диету рыбы. У видов, у которых эти преимущества не так выражены, развитие больших губ просто не происходит, и генетические пути остаются неактивными.

В поисках генов, отвечающих за толстые губы

Последние исследования показали, что толстые губы цихлид могут быть результатом влияния нескольких генов, работающих совместно. Это явление может стать ключом к пониманию того, как структурные молекулы, такие как коллаген, работают в разных организмах. Сравнение этих данных с состояниями у людей может дать ученым более глубокое понимание того, как соединительные ткани растут и перерастут в других животных, включая нас.

Будущие исследования

Исследования молекулярных механизмов, регулирующих рост губ цихлид, обещают новые открытия в области биологии и эволюции. Учёные надеются, что понимание того, как эти молекулы взаимодействуют и влияют на развитие, поможет раскрыть новые аспекты как для изучения рыб, так и для более глубокого понимания генетики и биологии человека.

Уточнения

Цихловые или цихлиды (лат. Cichlidae), — семейство лучепёрых рыб из отряда Cichliformes.