基因开关帮助幼年尼莫鱼调整生理以适应珊瑚礁上的新生活

根据澳大利亚詹姆斯库克大学的 Adam Downie 及其同事于 5 月 11日发表的一项研究,珊瑚礁鱼幼虫在其短暂的发育过程中经历了重大的生理变化,因为它们从公海中的长距离扩散过渡到在珊瑚礁上定居在开放获取期刊PLOS Biology中。

珊瑚礁鱼成年后往往留在珊瑚礁中,但当它们产卵时,它们的卵会被冲入公海。孵化后,幼虫逆流而上,在礁石上定居,这是一项耗费体力的任务。一旦定居在珊瑚礁底部,它们就必须在夜间的低氧(缺氧)环境中生存。为了解鱼类幼虫如何应对这两个相反的挑战,研究人员每天在实验室收集肉桂海葵鱼 (Amphiprion melanopus) 幼虫的游泳速度、摄氧量和缺氧耐受性的测量值,从孵化到第九天,通常是在第九天定居。

他们发现游泳速度从孵化时的每秒 3 个体长增加到第 9 天的每秒 10 个体长。摄氧率下降,缺氧耐受性在第五天左右增加。该团队对来自不同年龄的幼虫的 mRNA 进行了测序,以研究发育过程中基因活性变化的变化。生理变化与不同血红蛋白亚基的产生相关。2,470 个基因的活性在发育过程中发生了变化,最大的变化发生在孵化后的 4 到 9 之间。这包括携带氧气的分子肌红蛋白、细胞红蛋白和神经红蛋白的表达增加。

相对于它们的体型,肉桂海葵鱼幼虫的摄氧率是迄今为止测量到的所有硬骨鱼中最高的,这支撑了它们出色的游泳性能。这组作者认为,基因活性的变化允许幼虫从向组织输送大量氧气以进行游泳的血红蛋白亚基转变为帮助它们应对珊瑚礁底部缺氧条件的不同亚基。

Downie 补充道:“小海葵鱼是幼虫时的微型运动员,因此它们能够逆流而行,并找到珊瑚礁栖息地。当他们接近找到珊瑚礁时,他们会降低摄氧率,并且他们的血红蛋白会发生变化,以便能够忍受夜间新珊瑚礁家园的低氧水平。”

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