Испанские и норвежские биологи выяснили, как тресковые рыбы смогли продолжить существование после потери генов, без которых морская икра, по общепринятым представлениям, обречена. Исследование ученых из Института морских наук в Барселоне, Автономного университета Барселоны, норвежского Института морских исследований и Бергенского университета опубликовано в журнале PNAS.
Большинство морских рыб мечет плавучую икру, и ради этого икринки еще до нереста накачиваются водой. Они увеличиваются в объеме в 3–8 раз, вода в итоге составляет больше 90% их массы, благодаря чему икринки держатся в толще воды. Такой запас воды нужен и самому зародышу, поскольку концентрация солей внутри икринки вдвое ниже, чем в морской воде, а органов, которые могли бы с этим справляться, у эмбриона еще нет. Икра, которая недобрала воды, тяжелеет, опускается на глубину и погибает. Воду внутрь пропускают особые белковые каналы — аквапорины, и у морских рыб ключевую роль играют каналы определенного типа, которые считаются жизненно необходимыми.
Однако, проанализировав 50 геномов, охватывающих 11 из 12 семейств тресковых, авторы обнаружили, что все эти рыбы потеряли нужные гены или сохранили лишь их нерабочие остатки. Парадокс в том, что тресковые, к которым относится более 550 видов, не только не вымерли, но и производят одну из самых «водянистых» икр среди морских рыб — содержание воды в ней доходит до 92–97%.
Ученые предположили, что эту функцию взял на себя другой механизм, и сравнили работу генов в яичниках разных рыб. Подходящим кандидатом оказался аквапорин Aqp4, ген которого соседствует с утраченными генами на одной хромосоме уже около 460 млн лет. У пресноводных рыб, например у данио и атлантического лосося, этот канал участвует в овуляции. Он запускает небольшой приток воды, давление от которого помогает созревшей икринке вырваться из окружающей ее оболочки. У атлантической трески ген этого канала в яичнике работает в 100–250 раз активнее, чем в почках или кишечнике.
Чтобы проверить догадку, исследователи заблокировали канал Aqp4 специальным веществом в лабораторных условиях. У данио икринки при этом созревали нормально, но овуляция подавлялась примерно на 70%. У трески созревание тоже не нарушалось, однако четырехкратное увеличение икринок в объеме за счет воды сократилось примерно вдвое.
По мнению авторов, предки тресковых могли жить в пресной воде, где плавучая икра не нужна и гены для ее «накачки» теряются без последствий. На это указывают древнейшая родственная ископаемая рыба из пресноводных отложений и близкие пресноводные виды, которые также утратили эти гены. Когда тресковые освоили море, механизм овуляции, по всей видимости, был перенастроен на насыщение икры водой. Произошло это, как считают ученые, после того как тресковые отделились от ближайших родственников, примерно 60–84 млн лет назад.
