Суровые условия Антарктического океана, с минусовой температурой воды, продолжительной темнотой, лимитирующей рост, и нестабильными пищевыми цепями из-за климатических скачков, казалось бы, исключают возможность процветания. Однако, антарктические ледяные рыбы не только сумели выжить, но и успешно эволюционировали.
От общего предка, жившего миллионы лет назад, произошли десятки видов. Они заселили разные экологические ниши: одни обитают в приповерхностных слоях, другие ищут пищу на дне, а третьи преследуют добычу в открытом океане.
Новое исследование ученых Университета Райса проливает свет на причину их успеха. Оказалось, что ледяные рыбы изменили структуру своего черепа, что открыло новые возможности питания и адаптации к условиям окружающей среды.
По словам Кори Эванса, ведущего автора исследования, модульность обеспечивает эволюционную гибкость. Разделение тела на полуавтономные блоки позволяет им развиваться независимо. У ледяных рыб это проявилось в перестройке стратегий питания в ответ на изменения в Антарктике.
В отличие от обычной перегруппировки существующих модулей у других организмов, ледяные рыбы добавили новый. Анализ 3D-моделей черепов, созданных на основе микрокомпьютерной томографии более 170 видов рыб, показал, что у ледяных рыб челюсти разделились на верхний и нижний модули, предоставив черепу дополнительный инструмент.
Это разделение позволило верхней и нижней челюстям адаптироваться независимо. Некоторые виды развили мощные челюсти для дробления донной добычи, в то время как другие усовершенствовали технику всасывания для ловли быстро движущихся животных в открытой воде.
Эти эволюционные изменения совпали с периодами крупных экологических изменений в Южном океане, таких как возникновение Антарктического циркумполярного течения и колебания между замерзанием и таянием.
По существу, ледяные рыбы перепрограммировали свой череп, чтобы выжить в меняющейся среде. В периоды климатической нестабильности корреляции между костями нарушались, позволяя ключевым элементам, таким как верхняя челюсть, эволюционировать быстрее.
Началось все около 30 миллионов лет назад с одного предка, получившего уникальное преимущество – антифризные белки в крови. В условиях отсутствия конкуренции он породил множество новых форм.
История ледяной рыбы – это пример того, как жизнь адаптируется к изменениям. И поскольку климат продолжает меняться, модульность может быть ключом к выживанию.
Исследование опубликовано в PNAS.
Изображение: 3D-сканирование. Кори Эванс/Университет Райса
