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揭秘小丑鱼的彩妆灵感

分类：海洋动物
作者：
来源：
发布时间：2018-12-13 11:54
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【概要描述】　　珊瑚礁鱼类以其色彩斑斓的各式花纹著称，然而直到今天，控制这种表型多样性演化的发育机制仍是一个未解之谜。在BMC Biology发表的一项新研究中，Vincent Laudet、Pauline Salis和Bruno Frédérich等解释了他们如何将系统发生和个体发生研究方式结合，并以小丑鱼为代表揭示了珊瑚礁鱼类花纹多样性的形成过程。

揭秘小丑鱼的彩妆灵感

分类：海洋动物
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发布时间：2018-12-13 11:54
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　　珊瑚礁鱼类以其色彩斑斓的各式花纹著称，然而直到今天，控制这种表型多样性演化的发育机制仍是一个未解之谜。在BMC Biology发表的一项新研究中，Vincent Laudet、Pauline Salis和Bruno Frédérich等解释了他们如何将系统发生和个体发生研究方式结合，并以小丑鱼为代表揭示了珊瑚礁鱼类花纹多样性的形成过程。

　　热带海水水域中居住着许多漂亮多彩的热带鱼。除了颜色多样性之外，它们还具有醒目的色素沉积形式，例如斑点、眼斑、条纹、重复线条、网格等等，这些花纹可能在物种识别、伪装、拟态、警告等方面具有重要作用。虽然这多样的色彩与花纹十分赏心悦目，但对于这种多样性的演化过程我们仍然没有研究透彻。

　　小丑鱼，以迪士尼皮克斯电影中最为大家所熟知的尼莫为代表，为研究颜色与花纹的演化提供了一个很好的模式系统。

　　在雀鲷科（Pomacentridae）中有30种不同小丑鱼，这些小丑鱼之间的不同主要体现在外表的花纹颜色和图案上，即在它们黄色、红色、棕色甚至黑色的身体上有几条纵向的白色条纹。

　　在对条纹演化过程的研究中，研究人员根据成体鱼的白色条纹图案对小丑鱼种类进行了分类，分类标准包括条纹的数量以及出现在身体上的位置。通过将系统发生信息和性状进化模型相结合的方法，发现现存小丑鱼的祖先很可能有三条白色条纹。之后在演化过程中，部分种群失去了条纹。

　　他们发现演化中白色条纹的消失并非随机。相反，白色条纹是从尾部向头部依次逐步消失的。在只有两条白色条纹的种群中，保留的都是头部和躯干的条纹，而尾柄部位（紧靠尾部前面）的条纹则消失了。凡是只存在一条白条纹的种群，条纹都位于头部而不是躯干或尾部。

　　为了解释这种演化出的花纹，他们采用了演化发育生物学（evo-devo）的一种观点，研究了白色条纹的个体发生学（即生物体的发育历史）。

　　近几十年中，大量的研究都表明表型多样性的起源可以通过个体发生轨迹的改变来解释，而形成不同花纹背后的原因可能在进化过程中基本类似。因此假设小丑鱼的白色条纹多样性会随着每一次变异得到加强。

　　有趣的是，不论成年后有几条条纹，每个小丑鱼种群在幼体过渡期时都具有三条条纹。在发育的最初期，条纹的产生从头部开始逐渐到尾部。之后，那些成年后少于三条条纹的小丑鱼，条纹会从尾部到头部依序消失，与进化研究中观察到的类似。

　　这些结果意味着小丑鱼白色条纹的进化受到发育过程的限制。

　　色彩图案可能有很多种作用，特别是在珊瑚礁环境中，物种之间及个体之间都有大量的相互作用。所以，在发表于BMC Biology文章中的最后一部分，研究人员检验了各种不同的假说中影响条纹图案的自然选择因素。

　　他们观察了来自同一区域同一群落的小丑鱼，以及随机选取自不同群落的小丑鱼组成的模拟群落，并将花纹图案相同的种群称为种群对。通过对比自然群落和模拟群落白色条纹图案的多样性，发现在自然群落中形成的种群对数量明显低于模拟群落。这一结果意味着白色条纹可以用于标记不同种群，对于可见标记的社会选择可能推动了小丑鱼的表型分化。

　　揭示珊瑚礁鱼类花纹多样性之谜，理解它们的进化过程以及多样性的产生，能帮助我们理解更复杂的表型是如何形成的。