1

Bár a hím halaknál gyakori, hogy domináns szülői szerepet játszanak, a hímek vemhessége egy összetett folyamat, amely csak a Syngnathidae halcsaládban fordul elő, amelybe a pipahalak, csikóhalak és tengeri sárkányok tartoznak. A texasi A&M Egyetem evolúcióbiológiai kutatója, Adam Jones és laboratóriumának munkatársai a hímvemhességnek a nemi szerepekre és a párválasztásra gyakorolt hatását vizsgálják, és megpróbálják megérteni, hogyan alakultak ki a hímvemhességhez szükséges újszerű testszerkezetek. Ezzel a kutatók azt remélik, hogy jobban megértik azokat az evolúciós mechanizmusokat, amelyek a szervezetek szerkezetének időbeli változásáért felelősek.

“A csikóhalakat és rokonaikat használjuk arra, hogy a modern evolúcióbiológia egyik legizgalmasabb kutatási területével foglalkozzunk: a komplex tulajdonságok eredetével” – mondta Jones. “A hím csikóhalakon és csőhalakon található költőzacskó, amelyben a nőstények a párzás során lerakják petéiket, olyan újszerű tulajdonság, amely óriási hatással volt a fajok biológiájára, mivel a hímek teherbeesési képessége teljesen megváltoztatta a párzás dinamikáját.”

A csikóhalak párzásakor a nőstény behelyezi ovipositorát a hím költőzacskójába (egy külső szerkezet, amely a hím testén nő), és a meg nem termékenyített petéit a zacskóba helyezi. A hím ezután spermiumot enged a tasakba, hogy megtermékenyítse az ikrákat. “Nem lenne olyan érdekes, ha a költőzacskó csak egy bőrlebeny lenne, ahová a nőstények rendes halikrákat raknak, és azok a zacskóban fejlődnének a tengerfenék helyett” – mondta Jones. “De a hím vemhessége néhány csikóhal- és csőhalfajnál fiziológiailag ennél sokkal összetettebb.”

Miután a nőstény lerakja meg nem termékenyített ikráit a hímbe, az ikrák külső héja lebomlik, és a hímből származó szövetek nőnek ki az ikrák körül az erszényben. A peték megtermékenyítése után a hím szorosan ellenőrzi az erszényében lévő embriók születés előtti környezetét. A hím fenntartja a vér áramlását az embriók körül, szabályozza a sókoncentrációt az erszényben, és egy méhlepény-szerű struktúrán keresztül oxigénnel és táplálékkal látja el a fejlődő utódokat, amíg meg nem születik.

A hím vemhessége érdekes hatással van a párzási nemi szerepekre, magyarázta Jones, mivel a legtöbb fajban a hímek versengenek a nőstényekhez való hozzáférésért, ezért általában a hímeknél megfigyelhető a másodlagos nemi tulajdonságok evolúciója (például a páva farka vagy az őzek agancsa). Egyes csőhalfajoknál azonban a nemi szerepek felcserélődnek, mivel a hímek vemhesek lesznek, és korlátozott a hely a költőzsákokban. Így a nőstények versengenek a rendelkezésre álló hímekhez való hozzáférésért, és így a másodlagos nemi jellegzetességek (például az élénk színű díszítés) a hímek helyett a nőstény csőhalakban fejlődnek ki.

“A kutatás szempontjából ez azért érdekes, mert nem túl sok olyan faj van, ahol a nemi szerepek megfordulnak” – mondta Jones. “Egyedülálló lehetőséget nyújt a szexuális szelekció tanulmányozására ebben a fordított kontextusban.”

A csikóhalak és a pipahalak párzási viselkedésének tanulmányozásához Jones laboratóriuma molekuláris markereket használ az igazságügyi anyasági elemzéshez, hogy kiderítse, ki a hím utódok anyja. A laboratórium megállapította, hogy az öbölbeli csőszhalak a “klasszikus poliandria” rendszere szerint párosodnak, ahol minden hím vemhességenként egyetlen nősténytől kap ikrákat, de a nőstények több hímmel is párosodhatnak. Mivel a vonzó nőstények többször is párosodhatnak, ez a rendszer nagyon erős versenyt eredményez a szexuális szelekcióban, és az öbölbeli csikóhalak nőstényei erős másodlagos szexuális tulajdonságokat fejlesztettek ki, mondta Jones.

A csikóhalak azonban egy szaporodási időszakon belül monogámok, és minden csikóhal csak egy másik csikóhallal párosodik. Ebben a rendszerben, ha egyenlő a nemek aránya, a nőstények között nincs akkora verseny, mert mindenkinek van elég párja – magyarázta Jones. Így a csikóhalaknál nem alakultak ki olyan erős másodlagos szexuális vonások, mint a csőhalaknál.”

A hímek vemhessége a nemmel kapcsolatos viselkedésmódok megfordulását is eredményezi, mondta Jones. “A nőstények olyan versengő viselkedést mutatnak, amely általában hímtípusú tulajdonság, a hímek pedig végül válogatósak lesznek, ami általában inkább nősténytípusú tulajdonság” – mondta. Laboratóriuma a viselkedésben bekövetkező fordulathoz vezető evolúciós lépéseket és a hormonok szerepét vizsgálja a változásban.

Jones laboratóriuma azt is tanulmányozza, hogyan alakult ki először a költőzacskó a csikóhalaknál és a pipahalaknál. “Az evolúcióbiológia egyik nagy kérdése, hogy egy újszerű szerkezet hogyan kapja meg az összes szükséges gént és alkatrészt a működéshez” – mondta Jones. “Tehát azt próbáljuk megérteni, hogyan alakult ki a költőzacskó és a hímvemhességhez szükséges gének az evolúciós idők során.”

A költőzacskó egyik érdekessége, hogy úgy tűnik, többször, egymástól függetlenül fejlődött ki. A csikóhalaknak és a csikóhalaknak két fő vonalát különböztetjük meg – a törzsön és a farkon nevelkedő csikóhalakat -, és a költőzacskó szerkezete mindkét csoportban egymástól függetlenül fejlődött ki, mondta Jones.

A másik terület, amelyet Jones laboratóriuma kutat, azok az evolúciós lépések, amelyek a csikóhalak egyedi általános alakjához vezettek. “Hogyan lesz egy átlagos, régi kinézetű halból valami igazán szokatlan, mint a csikóhal?” – kérdezte a kutató. Jones elmondta. “Ebben rengeteg evolúciós lépés játszik szerepet.”

Jones kifejtette, hogy az evolúciós folyamat első lépése a hal testének megnyúlása volt, amit a laboratórium jelenleg is vizsgál. A következő lépés a csikóhalak egyéb egyedi szerkezeti jellemzőinek hozzáadása volt, mint például a hal egyedi formába hajlítása. A csikóhalak feje azért szokatlan, mert a legtöbb hallal ellentétben a csikóhalak feje 90 fokos szögben áll a testükhöz képest – magyarázta Jones. A csikóhalaknak előrehúzható farka is van, ami azt jelenti, hogy a legtöbb hallal ellentétben képesek a farkukat arra használni, hogy megragadjanak dolgokat.

“Ezek mind érdekes változások, és érdekel bennünket, hogyan alakultak ki ezek az újszerű tulajdonságok, és milyen evolúciós lépések vezettek hozzájuk” – mondta Jones. “Végső soron azt reméljük, hogy mélyebb betekintést nyerhetünk néhány olyan evolúciós mechanizmusba, amelyek felelősek az élőlények szerkezetében a földi élet története során bekövetkezett hihetetlen változásokért.”