Разновидности развивают чрезвычайную адаптацию, чтобы бороться с суровыми условиями их среды. Микробы процветают в кипящих источниках Йеллоустона; крысы-кенгуру могут жить, даже не делая глотка воды в палящем юго-западе США; Бабочки-монархи могут проехать 3000 миль, чтобы насладиться мексиканским солнцем. И чтобы колонизировать новые места обитания, целеустремлённая рыбка взбирается по гавайским водопадам с присосками, как игрушки с перевернутыми стенками.
Эта рыба, похожая на супергероя, скалолазанье Нопили, принадлежит к семейству Gobiidae. Бычки - одно из самых больших семейств рыб в мире, с приблизительно 2000 разновидностями, разделяющими номенклатуру. Многие живут в ручьях на вулканических островах, таких как Гавайи, где жизнь этих маленьких универсальных рыб не легка. Их дома в ручьях часто подвергаются воздействию лавовых потоков, ураганов и ливневых паводков, и тем не менее, бычки остаются. После того, как оползень создает вертикальные препятствия или шторм восстанавливает поток воды, эти цепкие рыбы неизбежно оказываются в новой среде обитания вверх по течению, даже если она отделена от районов вниз по течению крутыми водопадами.
Чтобы достигнуть этого подвига, бычки полагаются на их единственную эволюцию. У всех бычков есть брюшная присоска, образованная тысячелетия назад, когда плавили тазовые плавники предковых бычков. Для масштабирования водопадов большинство рыб используют так называемое «мощное» лазание. Они прикрепляются к гладкой стене за водопадом, используя вентральную присоску, а затем быстро волнистые хвосты, что приводит к движению мерцания, которое медленно продвигает их колеблющиеся, высасывающие тела водопад.
Однако бычок-скалолаз Нопили поднимает стену на другой уровень. Его рот, расположенный на нижней части его головы, как чистая рыба, образует грозную присоску, которую он использует, чтобы проложить себе путь вверх по водопадам. Подобно альпинисту, он по очереди прилипает к стене со своими брюшными и оральными присосками, медленно, но неуклонно продвигаясь вверх по чистой влажной скале. На Гавайях эти рыбы поднимаются на водопады почти до 330 футов.
Так как же скакун-скалолаз Nopili справился с адаптацией рта супер присоски, в то время как все его родственники должны были сделать это только из-за жалкой брюшной присоски? Ключ, вероятно, кроется в стратегии питания вида. Большинство других бычков питаются мелкими беспозвоночными или другой рыбой, но нопилийский скалолазанец предпочитает очищать камни от крошечных кусочков водорослей, называемых диатомовыми водорослями, используя рвотные движения, отражающие те же движения, что и при лазании по стенам. Для ученого-эволюциониста это ставит вопрос о том, развился ли рот рыбы сначала для еды, а затем переключился на сосание стен или наоборот. Ученые называют этот вид эволюционной кооптации «побегами».
Исследователи из Университета Клемсона и Государственного университета Сен-Клу хотели разгадать эту загадку «курица или яйцо», поэтому они решили сравнить оральные механизмы кормления и скалолазания в скалолазном бычке Нопили. Если рыба использует свой рот двумя разными способами для кормления и лазания, то, по всей вероятности, экпатация не заслуживает признания за интересную адаптацию. С другой стороны, если одни и те же движения были задействованы для обоих видов деятельности, то рыба могла просто применить обычное действие (кормление или лазание) для выполнения новой роли.
Исследователи надели снаряжение для снорклинга и выловили нескольких бычков-сосунков из ручья Хакалау на острове Гавайи в 2005 и 2011 годах. Они перенесли рыбу в лабораторию, где с помощью высокоскоростных видеокамер они наблюдали за режимами кормления своих подопытных. прикреплены к разным сторонам аквариума. В другом резервуаре исследователи также создали искусственный водопад, используя оргстекло, расположенное под углом 62 градуса. Они бросили вызов оставшейся рыбе, чтобы подняться на эту стену, и снимали ее во время их усилий по масштабированию водопада.
Из видеороликов исследователи выявили 23 анатомических ориентира, связанных с кормлением и скалолазанием. После статистического анализа их результатов, исследователи сообщают в статье PLoS One, опубликованной на прошлой неделе, что они обнаружили, что скалолазные движения нопилинского скалолазания и движения кормления существенно различались. Другими словами, рыбы используют разные движения для кормления и лазания. Различия, однако, были небольшими, и некоторые виды поведения были настолько похожи, что их можно было почти перекрыть. Загадочное сочетание сходств и различий озадачило исследователей, и они поняли, что потребуется больше исследований, прежде чем они смогут окончательно выявить эволюционную историю кормления и сосания вида.
«Тем не менее, строгое сходство между кинематикой кормления и скалолазания не может быть справедливым ожиданием, даже если бы произошло побег», - пишут они в своей статье. «Возможно, не разумно ожидать, что шаблоны для одного поведения останутся полностью неизменными после применения к другой функции».
Как и большинство вещей в науке, эволюция бычков сложна и может не предписывать четкого объяснения. «Раскопок с модификациями» может быть достаточно для выяснения уникальных талантов нопилийского скалолаза - по крайней мере, на данный момент.
