Szczęki jak z „Obcego”: te ryby oszukały ewolucję, by przetrwać w wodach Antarktyki

W antarktycznym Oceanie Południowym temperatura wody spada poniżej zera i miesiącami panuje ciemność. A jednak to właśnie w nim świetnie radzi sobie grupa niezwykłych ryb: nototeniowców. Są nie tylko odporne na niskie temperatury – okazuje się, że ich czaszki mają też niespotykaną u innych ryb konstrukcję.

„Ryby lodowe” – królowie Oceanu Południowego

Po angielsku zwane „icefish” (ryby lodowe), nototeniowce wyewoluowały z jednego przodka do setek gatunków. Jedne pływają tuż pod powierzchnią, inne żyją na dnie, a jeszcze inne w toni wodnej. Zajęły nisze, w których inne ryby nie przetrwałyby ani chwili. Tajemnica tego sukcesu została niedawno odsłonięta przez badaczy z Rice University (Teksas, USA). Okazuje się, że nototeniowce przebudowały własne czaszki, tworząc unikalne rozwiązania konstrukcyjne.

Modularność, czyli osobne ścieżki ewolucji

Kluczowa okazała modularność – podział ciała na półniezależne części, które mogą ewoluować oddzielnie. Dzięki temu organizm zyskuje większą swobodę zmian, bo modyfikacja jednego modułu nie wymaga przeobrażenia całej reszty. Modularność występuje w świecie zwierząt powszechnie – na przykład ptasie dzioby ewoluują niezależnie od skrzydeł. Jednak historia nototeniowców jest wyjątkowa.

Naukowcy przeanalizowali budowę ponad 170 gatunków nototeniowców. Za pomocą mikrotomografii komputerowej stworzyli trójwymiarowe modele ich czaszek. Odkryli, że ryby rozdzieliły szczęki na górny i dolny segment, które zaczęły ewoluować niezależnie od siebie. Jak podkreśla zespół badawczy, natura dała nototeniowcom dodatkowe narzędzie, otwierające całkiem nowe możliwości.

Dwie szczęki, dwa kierunki rozwoju

Ta innowacja przyniosła zdumiewające skutki. Oddzielne szczęki mogły szybciej dostosowywać się do różnych strategii żerowania. Część gatunków wykształciła potężne, miażdżące szczęki, idealne do polowania na przydenne organizmy. Inne wyspecjalizowały się w szybkim zasysaniu drobnych, ruchliwych zdobyczy w otwartej wodzie.

Modułowe szczęki były kluczowe w okresie wielkich zawirowań klimatycznych w Antarktyce i Oceanie Połuniowym – powstaniem Prądu Wiatrów Zachodnich, cyklami zlodowaceń i okresami ociepleń. W czasach niestabilności szybsza ewolucja była kluczowa. Najlepiej widać to na przykładzie kości szczękowej (maxilla), w której niewielkie zmiany kształtu całkowicie odmieniały sposób chwytania ofiary.

Podbój najbardziej nieprzyjaznych wód na Ziemi

Nototeniowce mają jeszcze jedną niezwykłą cechę – białka zapobiegające zamarzaniu krwi. Mogą bez szwanku funkcjonować w ujemnych temperaturach, możliwych w zasolonych wodach Antarktyki. Niektóre z nich – bielankowate – mają bezbarwną, pozbawioną hemoglobiny krew.

W połączeniu z modularnymi szczękami pozwoliło to nototeniowcom podbić jedno z najtrudniejszych środowisk na Ziemi. Mogły rozwinąć się w całą paletę form, wyspecjalizowanych w różnych niszach ekologicznych.

Źródło: Proceedings of the National Academy of Sciences

Nasza autorka

Magdalena Rudzka

Dziennikarka „National Geographic Traveler" i „Kaleidoscope". Przez wiele lat również fotoedytorka w agencjach fotograficznych i magazynach. W National-Geographic.pl pisze przede wszystkim o przyrodzie. Lubi podróże po nieoczywistych miejscach, mięso i wino.