1
Chiar dacă este obișnuit ca peștii masculi să joace rolul de părinte dominant, sarcina masculină este un proces complex, unic pentru familia de pești Syngnathidae, care include peștii pipa, căluții de mare și dragonii de mare. Cercetătorul în biologie evolutivă de la Universitatea Texas A&M Adam Jones și colegii din laboratorul său studiază efectele sarcinii masculine asupra rolurilor sexuale și a selecției sexuale a partenerilor și încearcă să înțeleagă cum au evoluat noile structuri corporale necesare pentru sarcina masculină. În acest fel, cercetătorii speră să înțeleagă mai bine mecanismele evolutive responsabile de schimbările în structura organismelor de-a lungul timpului.
„Folosim căluții de mare și rudele lor pentru a aborda unul dintre cele mai interesante domenii de cercetare din biologia evolutivă modernă: originea trăsăturilor complexe”, a declarat Jones. „Punga de reproducere de pe căluții de mare și peștii-pipe masculi, în care femelele depun ouăle în timpul împerecherii, este o trăsătură nouă care a avut un impact uriaș asupra biologiei speciilor, deoarece capacitatea masculilor de a rămâne însărcinați a schimbat complet dinamica împerecherii.”
Când căluții de mare se împerechează, femela își introduce ovipozitorul în punga de reproducere a masculului (o structură externă care crește pe corpul masculului) și își depune ouăle nefertilizate în pungă. Masculul eliberează apoi spermatozoizii în pungă pentru a fertiliza ouăle. „Nu ar fi atât de interesant dacă punga de reproducere ar fi doar o clapetă de piele în care femelele pun ouăle obișnuite de pește, iar acestea s-ar dezvolta în pungă în loc să fie pe fundul mării”, a spus Jones. „Dar sarcina masculului la unele specii de căluți de mare și pești-pipa este fiziologic mult mai complexă decât atât.”
După ce femela își depune ouăle nefertilizate în mascul, cochilia exterioară a ouălor se descompune, iar țesutul de la mascul crește în jurul ouălor din pungă. După fertilizarea ouălor, masculul controlează îndeaproape mediul prenatal al embrionilor din punga sa. Masculul menține circulația sângelui în jurul embrionilor, controlează concentrațiile de sare din pungă și asigură oxigenul și nutriția urmașilor în curs de dezvoltare printr-o structură asemănătoare placentei, până când dă naștere.
Gestația masculină are implicații interesante pentru rolurile sexuale în împerechere, a explicat Jones, deoarece, la majoritatea speciilor, masculii concurează pentru accesul la femele, astfel încât, de obicei, se observă evoluția trăsăturilor sexuale secundare la masculi (de exemplu, coada păunului sau coarnele la cerbi). Însă, la unele specii de pești-pipa, rolurile sexuale sunt inversate, deoarece masculii rămân însărcinați și există un spațiu limitat pentru punga de reproducere. Astfel, femelele concurează pentru accesul la masculii disponibili și, prin urmare, trăsăturile sexuale secundare (cum ar fi ornamentele viu colorate) evoluează la femelele de pește pipa în locul masculilor.
„Din punct de vedere al cercetării, este interesant, deoarece nu există foarte multe specii în care există o inversare a rolului sexual”, a spus Jones. „Oferă o oportunitate unică de a studia selecția sexuală în acest context inversat.”
Pentru a studia comportamentul de împerechere al căluților de mare și al peștilor pipa, laboratorul lui Jones folosește markeri moleculari pentru analiza medico-legală a maternității pentru a-și da seama care este mama urmașilor unui mascul. Laboratorul a descoperit că peștele-pipa din golf se împerechează în conformitate cu sistemul „poliandriei clasice”, în care fiecare mascul primește ouă de la o singură femelă pe sarcină, dar femelele se pot împerechea cu mai mulți masculi. Deoarece femelele atractive se pot împerechea de mai multe ori, acest sistem are ca rezultat o competiție foarte puternică în selecția sexuală, iar femelele de pește-pipa din golf au evoluat cu trăsături sexuale secundare puternice, a spus Jones.
Căluții de mare, însă, sunt monogami în cadrul unui sezon de reproducere, iar fiecare căluț de mare se împerechează doar cu un singur alt căluț de mare. În acest sistem, dacă există proporții egale între sexe, nu există o concurență atât de mare între femele, deoarece există destui parteneri pentru toată lumea, a explicat Jones. Așadar, căluții de mare nu au evoluat trăsăturile sexuale secundare puternice pe care le au peștii-pipa.
Gestarea masculilor duce, de asemenea, la o inversare a comportamentelor legate de sex, a spus Jones. „Femelele manifestă un comportament competitiv care este în mod normal un atribut de tip masculin, iar masculii sfârșesc prin a fi pretențioși, ceea ce este în mod normal un atribut mai mult de tip feminin”, a spus el. Laboratorul său studiază etapele evolutive care au dus la această inversare a comportamentului și rolul pe care hormonii îl joacă în această schimbare.
Laboratorul lui Jones studiază, de asemenea, modul în care a evoluat pentru prima dată punga de cloșcă la căluții de mare și la peștii-pipa. „O mare întrebare în biologia evoluționistă este cum o structură nouă obține toate genele și părțile necesare pentru a funcționa”, a spus Jones. „Așadar, încercăm să înțelegem cum a apărut punga de cloșcă și genele necesare pentru sarcina masculină de-a lungul timpului evolutiv.”
Unul dintre lucrurile interesante despre punga de cloșcă este că pare să fi evoluat independent de mai multe ori. Există două linii majore de căluți de mare și de pești-pipe – cei care se hrănesc cu trunchiul și cei care se hrănesc cu coada – iar structura pungii de reproducere a evoluat independent în fiecare dintre aceste grupuri, a spus Jones.
Un alt domeniu pe care laboratorul lui Jones îl cercetează este cel al etapelor evolutive care au dus la forma generală unică a căluților de mare. „Cum treci de la a fi doar un pește cu aspect obișnuit-vechi la a fi ceva cu adevărat neobișnuit precum un căluț de mare?” a spus Jones. „Există o mulțime de pași evolutivi implicați în asta.”
Jones a explicat că primul pas în procesul evolutiv a fost alungirea corpului peștelui, pe care laboratorul îl studiază în prezent. Următorul pas a fost adăugarea altor caracteristici structurale unice pe care le posedă căluții de mare, cum ar fi îndoirea peștelui în forma sa unică. Capul unui căluț de mare este neobișnuit deoarece, spre deosebire de majoritatea peștilor, capul unui căluț de mare se află la un unghi de 90 de grade față de corpul său, a explicat Jones. Căluții de mare au, de asemenea, o coadă prehensilă, ceea ce înseamnă că, spre deosebire de majoritatea peștilor, își pot folosi coada pentru a se agăța de lucruri.
„Toate acestea sunt schimbări interesante și suntem interesați să studiem cum au apărut aceste trăsături noi și etapele evolutive care au dus la ele”, a spus Jones. „În cele din urmă, sperăm să obținem o înțelegere mai profundă a unora dintre mecanismele evolutive responsabile pentru schimbările incredibile în structura organismelor care au avut loc pe parcursul istoriei vieții pe Pământ.”
.