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Jueves 28 de marzo de 2024
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Metamorfosis: los fascinantes secretos de cómo los peces payaso obtienen sus rayas

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Amphiprion percula, una especie de pez payaso fotografiada en Kimbe Bay, Papúa Nueva Guinea. Crédito: Tane Sinclair-TaylorMetamorphosis: The Fascinating Secrets of How Clownfish Earn Their Stripes

Las rayas blancas distintivas en el pez payaso se forman a diferentes velocidades dependiendo de sus anfitriones de anémona de mar, encuentra un estudio de PNAS.

  • Las especies de pez payaso desarrollan sus características rayas blancas, o barras, durante el proceso de metamorfosis.
  • Los investigadores ahora han descubierto que las barras blancas se forman a diferentes velocidades dependiendo de la anémona de mar en la que vive el pez payaso.
  • Las hormonas tiroideas, que son importantes para la metamorfosis, controlan la velocidad con la que se forman las barras blancas.
  • Los niveles de hormonas tiroideas son más altos en los peces payaso que viven en la anémona de alfombra gigante en comparación con los peces payaso que viven en la magnífica anémona de mar.
  • El pez payaso que vive en la anémona alfombra gigante también muestra una mayor actividad de duox, un gen involucrado en la formación de hormonas tiroideas.

El carismático pez payaso, el pez de arrecife de coral que se hizo famoso por la película Buscando a Nemo, son reconocibles al instante por sus rayas blancas. Estas rayas, que los científicos llaman barras, aparecen cuando los peces payaso maduran de larvas a adultos en un proceso llamado metamorfosis, pero la forma en que se forman estos patrones distintivos sigue siendo un misterio desde hace mucho tiempo.

Ahora, un nuevo estudio ha descubierto que la velocidad a la que se forman estas barras blancas depende de la especie de anémona de mar en la que vive el pez payaso. Los científicos también descubrieron que las hormonas tiroideas, que juegan un papel clave en la metamorfosis, determinan la rapidez con la que aparecen sus rayas, a través de cambios en la actividad de un gen llamado dúo.

"La metamorfosis es un proceso importante para el pez payaso: cambia su apariencia y también el entorno en el que vive, ya que las larvas de pez payaso dejan la vida en el océano abierto y se asientan en el arrecife", dijo el autor principal, el profesor Vincent Laudet, quien dirige el Marine Eco- Unidad Evo-Devo en la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST). "Comprender cómo cambia la metamorfosis según el huésped de la anémona de mar puede ayudarnos a responder preguntas no solo sobre cómo se adaptan a estos entornos diferentes, sino también sobre cómo podrían verse afectadas por otras presiones ambientales, como el cambio climático".

En el estudio, publicado el 24 de mayo de 2021 en PNAS, un equipo de investigadores del Centro de Investigación Insular y Observatorio Ambiental (CRIOBE) en Francia examinó por primera vez a las especies de pez payaso, Amphiprion percula, en Kimbe Bay, Papúa Nueva Guinea.

Anémona de mar de dos especies

La especie de pez payaso, Amphiprion percula, se basa en la anémona de mar de tentáculos largos, Heteractis magnifica (izquierda) o en la Stichodactyla gigantea de tentáculos cortos (derecha) como su huésped. Las anémonas de mar, armadas con células urticantes tóxicas en sus tentáculos, protegen al pez payaso de los depredadores en el arrecife. El pez payaso también protege a la anémona de mar de los depredadores y proporciona nutrición y oxigenación a su huésped. Crédito: Kina Hayashi

El pez payaso allí puede vivir en la magnífica anémona de mar, Heteractis magnifica, o la anémona de alfombra gigante más tóxica, Stichodactyla gigantea.

Durante la encuesta, el equipo hizo una observación fascinante; el pez payaso juvenil que vivía en la anémona de alfombra gigante ganó sus barras blancas adultas más rápido que el pez payaso que vivía en la magnífica anémona de mar.

Los peces payaso desarrollan sus rayas a diferentes ritmos

Durante la metamorfosis, el pez payaso, Amphiprion percula, se vuelve de un naranja vibrante y desarrolla tres barras blancas en sucesión, desde la cabeza hasta la cola. La velocidad a la que se forman las barras depende de la anémona de mar en la que vive el pez payaso. El pez payaso que vive en la anémona de tentáculos largos, Heteractis magnifica, (izquierda) tiene menos rayas que el pez payaso de la misma edad y tamaño que vive en la alfombra más corta -estilo anémona, Stichodactyla gigantea (derecha). La imagen muestra el aspecto típico del pez payaso de 150 a 200 días. Crédito: Fiona Lee, Academia Sínica, Taiwán

"Estábamos realmente interesados ​​​​en comprender no solo por qué la formación de barras ocurre más rápido o más lento según la anémona de mar, sino también qué impulsa estas diferencias", dijo la primera autora, la Dra. Pauline Salis, investigadora postdoctoral en el Observatoire Océanologique de Banyuls-sur- Mer, Sorbonne Université Paris, que estudia patrones de color en peces de arrecifes de coral.

En el laboratorio, el equipo trabajó con el pez payaso, Amphiprion ocellaris, pariente cercano de Amphiprion percula. Se centraron en las hormonas tiroideas, que se sabe que desencadenan la metamorfosis en las ranas.

Pez payaso criado en laboratorio

El pez payaso, Amphiprion ocellaris, es una de las pocas especies raras de peces de arrecife de coral que se pueden criar en un laboratorio. El Prof. Laudet usa la especie para estudiar las hormonas involucradas en las estrategias de la historia de la vida, incluida la metamorfosis. Crédito: OIST

Los investigadores trataron larvas de pez payaso con diferentes dosis de hormonas tiroideas. Cuanto mayor era la dosis de hormonas tiroideas, más rápido desarrollaba el pez payaso las barras blancas, informó el equipo. Por el contrario, cuando los investigadores trataron al pez payaso con un droga que detuvo la producción de hormonas tiroideas, se retrasó la formación de barras.

Las barras blancas se forman debido a las células pigmentarias, llamadas iridóforos, que expresan un subconjunto específico de genes. Las hormonas tiroideas aceleraron la formación de barras blancas al activar estos genes iridóforos, encontró el equipo de investigación.

Las hormonas tiroideas aceleran el desarrollo de barras blancas en larvas de pez payaso

Las larvas de pez payaso tratadas con hormonas tiroideas formaron un mayor número de bandas en una etapa más temprana de desarrollo, en comparación con las larvas de control que no fueron tratadas con hormonas tiroideas. La imagen muestra una larva de pez payaso de control (arriba) y una larva cinco días después de recibir una dosis de hormonas tiroideas (abajo). Crédito: Pauline Salis, primera autora

A continuación, los científicos probaron si estas observaciones eran ciertas en el campo. Cuando el laboratorio de CRIOBE regresó a Kimbe Bay, transportaron peces payaso juveniles de ambas especies de anémona de mar de regreso al Dr. Salis en Francia.

Los niveles de hormonas tiroideas fueron mucho más altos en el pez payaso de la anémona de alfombra gigante que en el pez payaso de la magnífica anémona de mar, confirmó el Dr. Salis.

Para obtener información sobre la causa de estos niveles más altos de hormonas tiroideas, el equipo midió la actividad de la mayoría de los genes en el genoma del pez payaso.

"La gran sorpresa fue que, de todos estos genes, solo 36 genes diferían entre los peces payaso de las dos especies de anémonas de mar", dijo el profesor Laudet. “Y uno de estos 36 genes, llamado dúo, nos dio un verdadero momento eureka”.

Dúox, que produce la proteína dual oxidasa, juega un papel importante en la formación de hormonas tiroideas, según ha demostrado una investigación previa. El dúo El gen mostró niveles más altos de actividad en el pez payaso de la anémona de alfombra gigante, en comparación con el pez payaso de la magnífica anémona de mar.

Otros experimentos en colaboración con el profesor David Parichy de la Universidad de Virginia, EE. UU., confirmaron que dúo es importante para el desarrollo de células de pigmento iridóforo. Cuando el dúo El gen se inactiva en el pez cebra mutante, el desarrollo de las células pigmentarias del iridóforo se retrasa, encontró el estudio.

Tomados en conjunto, los datos sugieren que una mayor actividad de dúo en los peces payaso que viven en la anémona de alfombra gigante dan como resultado niveles más altos de hormonas tiroideas y, por lo tanto, una tasa más rápida de formación de barras blancas a medida que las células de pigmento iridóforo se desarrollan más rápido.

Sin embargo, la investigación plantea aún más preguntas para que los científicos respondan, incluida la razón ecológica de esta variación en la tasa de formación de barras blancas.

Puede deberse a que la anémona de alfombra gigante es más tóxica, ya que los niveles de hormona tiroidea aumentan como respuesta al estrés, especularon los investigadores.

“Aquí en OIST, estamos comenzando a profundizar en algunas posibles explicaciones”, dijo el profesor Laudet. "Sospechamos que estos cambios en la formación de barras blancas son solo la punta del iceberg, y que hay muchas otras diferencias presentes que ayudan al pez payaso a adaptarse a los dos huéspedes diferentes de anémona de mar".

Referencia: “Las hormonas tiroideas regulan la formación y la plasticidad ambiental de las barras blancas en los peces payaso” por Pauline Salis, Natacha Roux, Delai Huang, Anna Marcionetti, Pierick Mouginot, Mathieu Reynaud, Océane Salles, Nicolas Salamin, Benoit Pujol, David M. Parichy, Serge Planes y Vincent Laudet, 24 de mayo de 2021, Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
DOI: 10.1073 / pnas.2101634118

Financiamiento: Agence Nationale de la Recherche, Instituto Nacional de Ciencias

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