В 2003 году Лео Смит рассекал бархатную рыбу. Смит, биолог-эволюционист в Университете Канзаса, пытался выяснить отношения между щеками с почтой - порядок, включающий бархатных рыб, а также осин, каменных рыб и печально известную рыбу-льва. Однако, пробираясь к верхней челюсти бархатной рыбки, он понял что-то странное - у него были проблемы с удалением слезной кости.
«У нормальной рыбы есть немного соединительной ткани, и вы можете работать лезвием скальпеля между верхней челюстью и этой костью», - вспоминает Смит, чья работа сосредоточена на эволюции яда и биолюминесценции рыбы. «У меня было просто ужасное время, пытаясь отделить его. Когда я, наконец, разобрал его, я заметил, что была эта комковатая и ухабистая штука… именно тогда меня поразило, что это должен быть какой-то механизм блокировки ».
Честно говоря, большинство бархатных рыб уже напоминают колючих, толстых мутантов, так что дополнительный шампур не так уж необычен. Но, учитывая, что Смит потратил годы на изучение рыб с щеками -почками ( Scorpaeniformes ) - порядок, который получил свое общее название от костяных пластин, найденных на каждой щеке, - вы могли бы подумать, что он заметил бы массивный, шипящий глаз шип раньше. Он не имел. Он и его коллеги назвали бы это странное новое открытие «слезной саблей».
(К вашему сведению: Lachrymal происходит от латинского слова «слеза». Хотя рыба не может плакать, это все же техническое название кости, образующей глазницу.)
Смит и его соавторы в Американском обществе ихтиологов и герпетологов впервые описывают этот маловероятный всплеск глаз в журнале « Copeia» - и даже сообщают о том, что светится флуоресцентным зеленым светом, небольшим световым мечом. Авторы пока не могут точно сказать, для чего придаток. Но они утверждают, что у него есть потенциал, чтобы глубоко перестроить эволюционное дерево Scorpaeniformes, изменив то, что мы знаем об этих очень ядовитых рыбах.
Находка также поднимает вопрос: как, черт возьми, светящийся, похожий на меч придаток так долго игнорировался?
Вид каменной рыбы, Пятнистый упырь (Inimicus sinensis), похоронен в гравии. (Лео Смит) Легко пропустить каменную рыбу. Верные своему названию, они очень похожи на скалы, покрытые булыжником, которые отражают подводный камень или куски коралла. Но сделай один шаг, и ты никогда этого не забудешь.
В морях больше ядовитых рыб, чем змей на суше - или даже больше, чем всех ядовитых позвоночных вместе взятых - но каменная рыба - одна из самых ядовитых на планете. Поражение одного из этих морских монстров может привести к ощущению, как однажды произнесла несчастливая жертва, как «ударившись пальцем по ноге, а затем снова и снова растирая его пилкой для ногтей». Хотя это необычно, дайверы даже умерли после такая встреча.
Каменные рыбы и их двоюродные братья также великолепны в камуфляже. Некоторые выращивают сады водорослей и гидроидов на своих спинах, другие могут менять цвет по своему желанию, а у одного, у ловли рыбы-скорпиона, на спинном плавнике есть приманка, напоминающая крошечную плавающую рыбу. Эти замечательные существа, обитающие главным образом в тропических водах по всему Индо-Тихоокеанскому региону, используют свои маскировки для того, чтобы устраивать засаду и избегать обедов сами.
Но слезная сабля, уникальная особенность этих рыб, так или иначе пропала. И хотя это не световой меч Звездных войн или клинок от Властелина Колец, эта сабля может быть чем-то еще более впечатляющим. Представьте себе сложный позвоночник под глазом рыбы, который работает как храповик и собачка, сбоку фиксируясь, как две острые руки. «На самом деле они даже не передвигают саблю», - говорит Смит. «Они перемещают нижележащую кость, которая соединена с ней через механизм блокировки, и затем именно вращение блокирует ее».
По крайней мере, у одного вида - Centropogon australis, породы осы - сабля светится биофлуоресцентным светло-зеленым, а остальная рыба светится оранжево-красным при определенном освещении.
Адам Саммерс, биомеханик и специалист по рыбам в Университете Вашингтона, в настоящее время пытается провести компьютерную томографию всех 40 000 видов рыб. Саммерс, который не принимал участия в недавнем исследовании, уже отсканировал 3052 вида и 6 077 особей, в течение многих лет изучая множество рыб с щеками. И он никогда не замечал саблю.
«Эректильная защита у рыб действительно распространена», - говорит Саммерс, который также был научным консультантом Pixar Finding Nemo и Finding Dory . Он имеет в виду не рыбные пенисы, а анатомические защитные механизмы, которые возникают, когда определенные виды подвергаются стрессу или угрозе. «Если вы когда-либо ловили рыбу и пытались снять ее с крючка, вы знаете, что спинные позвонки выпрямлены, и они могут вытолкнуть из вас живое дерьмо, - говорит он, - но мы пропустили то, что было под глазами. - своего рода сабля - довольно безумная.
Чтобы определить, что эти рыбы действительно связаны не только саблей, исследователи в новом исследовании использовали секвенирование ДНК, чтобы подтвердить свои выводы. Рассматривая 5280 выровненных нуклеотидов и используя 12 внешних групп в качестве контроля, они создали филогенетическое или эволюционное дерево. Когда у вас есть дерево, объясняет Смит, есть методы, называемые реконструкцией состояния предков персонажей, которые позволяют нам отслеживать эволюцию персонажей. И это может помочь биологам объединить группу рыб, которые ранее считались отдельными семьями.
«Таксономия Scorpaeniformes исторически запутана, - объясняет Смит. «Отношения между рыбами-скорпионами и каменными рыбами были действительно проблематичными, и к этой группе было прикреплено множество имен на уровне семейства, которые резко очищаются, когда эти группы рассматриваются как две основные линии, а не как 10 традиционных семейств. Теперь стало намного чище, и присутствие слезной сабли может полностью разделить две пересмотренные семьи ».
Глазчатая оса (Apistus carinatus) скелетируется жуками, питающимися плотью, в Полевом музее. (Лео Смит) Когда он впервые анализировал бархатную рыбу, Смит не понимал, на что он смотрит. «Я просто думал, что они немного крутые или крутые», - говорит он. «У этих рыб много шипов и шишек на голове. Так что я сказал: «О, эти [слезные] из них более интересны» ».
Смит годами изучал рыбные скелеты и живую рыбу, чтобы определить, насколько широко распространена эта сабля. К счастью, будучи куратором в Институте биоразнообразия в Университете Канзаса, он имеет доступ к одной из крупнейших библиотек образцов рыб в мире.
Многие из этих образцовых рыб были получены с использованием метода, называемого «очистка и окрашивание», при котором ученые используют смесь жидкого формальдегида и желудочного фермента, называемого трипсином, для растворения мышц и других мягких тканей. В результате получается чистый скелет с красными тонированными костями и хрящом синего цвета, похожим на витраж. Этот метод позволяет легко изучать скелетные структуры позвоночных.
«Люди, которые внимательно изучают рыбу, часто работают с мертвой консервированной рыбой, и такие действительно крутые вещи не работают на неподвижном животном», - говорит Саммерс. Тем не менее, «найти это и затем понять, что это объединяющий характер для целой группы рыб, очень, очень круто».
Смит не уверен, почему рыба развила эту черту. Очевидное предположение заключается в том, что он оборонительный, поскольку спроецированные шипы увеличивают ширину головы, делая рыбу труднее глотать и с большей вероятностью проколоть потенциального хищника. Существуют аналогичные защитные меры: например, в глубоководном акула-фонаре на спинном отделе позвоночника есть светящиеся «световые мечи», которые, как считается, защищают от хищников. Но Смит не видел, чтобы слезная сабля использовалась в обороне, кроме как на фотографиях съеденных рыбок с щеками.
«Я пришел к этому, предполагая, что это была анти-хищная, сложная анатомическая вещь, которая росла таким образом, и теперь, с каждым днем, я начинаю сомневаться в этом все больше и больше», - говорит Смит. «Отчасти это то, что я никогда не смогу заставить глупости делать это ... Я имею в виду, что вы подумали бы, если бы это был просто хищник, если бы я ударил по танку, они бы сразу же вытащили его». Другой вариант, говорит он, это что это может быть для привлечения партнеров, хотя он указывает, что оба пола, кажется, имеют сабли.
Другими словами, пока глазной шип остается загадкой.
В 2006 году, с Уордом Уилером, Смит обнаружил, что более 1200 видов рыб являются ядовитыми по сравнению с предыдущими оценками в 200. Он обновил это число десять лет спустя, между 2386 и 2962. Он также работал над документом PLOS One с известными ихтиологами. Мэтт Дэвис и Джон Спаркс показали, что биолюминесценция эволюционировала 27 раз в морских рыбных линиях. Он даже пересмотрел таксономию рыб-бабочек.
По словам Сары Гибсон, адъюнкт-профессора биологии в Университете Сент-Клауд в штате Миннесота, который изучает триасовых рыб, благодаря этому новому открытию Смит, возможно, снова нарушил наши взгляды на отношения с рыбами. «Я думаю, что это очень важное, большое исследование», - говорит она. «Знание эволюционных взаимоотношений группы может реально повлиять на наше понимание эволюционной истории рыб в целом». (Гибсон работала со Смитом, когда делала диссертацию, но не была частью недавнего исследования).
Понимание эволюции каменных рыб является ключом к их сохранению, добавляет Саммерс. «Вы не можете что-то сохранить, если не знаете, кто это», - говорит он. Тайна слезной сабли «это интересный вопрос, который стоит рассмотреть, и я все еще поражен, что мы пропустили его».
В конце концов, это открытие также подчеркивает то, что Смит однажды сказал The New York Times : Несмотря на столетия исследований и разработок, «мы действительно ничего не знаем о рыбе».
