Međunarodni tim predvođen istraživačima iz IRTA-e na IBB-UAB-u i Univerziteta u Bergenu identifikovao je jedinstveni skup gena koji omogućava morskim ribama da hidriraju svoja jajašca tako da plutaju i raspršuju se za preživljavanje u okeanu. Otkriveni mehanizmi bacaju novo svetlo na evoluciju ove grupe riba, kojoj pripadaju skoro sve moderne morske ribe i čiji su se preci odvažili iz slatkovodnih u slano područje.
Naučnici iz Španije, Italije i Norveške pružaju novi uvid u to kako su teleosti, koji predstavljaju 96% modernih morskih riba, razvili ovaj mehanizam hidratacije u novoj studiji objavljenoj u Molecular Biologi and Evolution. Otkrili su klaster gena vodenih kanala koji postoje samo kod teleostnih riba. Geni omogućavaju da voda teče kroz ćelijske membrane i specifično su izraženi u spoljašnjim membranama jajeta koji sazreva.
Studiju su vodili Joan Cerda i Roderick Nigel Finn, istraživači Instituta za istraživanje i tehnologiju u poljoprivredi hrane (IRTA), Španija i Univerziteta u Bergenu, Norveška, na Institutu za biotehnologiju i biomedicinu Univerziteta Autonoma de Barcelona (IBB- UAB). Učestvovali su i istraživači sa Instituta de Ciencies del Mar (ICM-CSIC), Španskog centra za genomsku regulaciju (CRG), Norveškog instituta za istraživanje mora (IMR) i Univerziteta u Padovi, Italija.
Iako su ribe plivale u moru stotinama miliona godina, nije uvek bilo tako. Smatra se da su njihovi preci evoluirali u slatkoj vodi. Ovo je predstavljalo veliki fiziološki problem za prve pionire i njihove sledbenike koji su se upustili u domen slane vode jer je koncentracija soli u njihovim telesnim tečnostima bila, kao i kod ljudi, mnogo niža od morske vode.
Svi moderni telesti odražavaju ovo stanje i kao i njihovi preci suočavaju se sa dehidracijom zbog pasivnog kretanja vode iz njihovog tela u spoljašnje okruženje sa visokim sadržajem soli. Za razliku od ljudi koji ne mogu da piju morsku vodu zbog nemogućnosti naših bubrega da eliminišu višak soli, morski telesti su razvili ovu sposobnost koristeći specijalizovane ćelije u svojim škrgama. Međutim, postojalo je veliko upozorenje. Da bi se u potpunosti ovladalo okruženjem, potrebno je da se tamo razmnožava, ali njihovim jednoćelijskim jajima nedostajao je bilo koji organski sistem maloletnika i odraslih jedinki koji upravljaju morskom vodom.
Prilagodljivo rešenje koje realizuju morski teleosti je da hidriraju svoja jaja koja sazrevaju pre ovulacije da bi embrionima u razvoju obezbedila vodu života. Količina hidratacije određuje da li su ispuštena jaja teža ili lakša od okolne morske vode i samim tim da li će potonuti na morsko dno ili plutati i raspršiti se u okeanima.
Neobičan aspekt gena koje su identifikovali istraživači je da su oni blisko povezani duplikati koji obavljaju istu funkciju. Tipično, kada se pojave usko povezani duplikati gena, može se dobiti nova funkcija ili se ona gubi zbog preklapanja redundantnosti. „U ovom slučaju, novi geni obavljaju istu funkciju u istoj membrani jajeta“, objašnjava Joan Cerda.
Pregledom stotina genoma teleosta, studija otkriva da praktično sve vrste teleosta koje proizvode plutajuća jaja isključivo zadržavaju najmanje jedan od gena, pri čemu trećina zadržava oba gena. Nasuprot tome, skoro polovina vrsta koje proizvode jaja koja potonu izgubila je oba gena, a skoro sve vrste koje inkubiraju svoja jaja iznutra, kao što su morski konjići, takođe su izgubile oba gena.
Da bi otkrili kako plutajuća jaja koriste gene, autori su koristili širok spektar eksperimentalnih tehnika u kombinaciji sa najsavremenijim tehnologijama sekvenciranja DNK kako bi pokazali da su proteini koji su rezultat svakog gena razvili specifične mehanizme koji kontrolišu njihovo umetanje u spoljne membrane jaja. „Kada se takvi mehanizmi aktiviraju, svaki kanal se vezuje za prethodno nepoznatu vrstu proteina koji drži kanale u membrani“, kaže Roderik Najdžel Fin. Ovi novi proteini koje su otkrili istraživači takođe se nalaze samo u ribama košticama.
Iznenađujuća karakteristika je da kod modernih morskih teleosta, drugi mehanizam za aktivaciju uzrokuje da se jedan od kanala pomeri na drugi deo spoljašnje membrane jajeta. Na ovaj način, oba kanala nastavljaju da obavljaju istu funkciju i izbegavaju takmičenje za isti prostor u membrani. Rezultat je ubrzan protok vode u jaje koje sazreva. Proces se prekida kada se novi vezujući proteini oslobode, što dovodi do toga da dva kanala napuste spoljašnju membranu jajeta. Ovo zaključava stečenu vodu unutar jajeta.
Mehanizam hidratacije je toliko efikasan da daje jajima više od 90% vode. Kada se ispuste u morsko okruženje i oplode, jaja plutaju kao pasivni putnici u okeanskim strujama i tako se odnesu u nove horizonte.
