Zmiany w czterech genach pomogły śledziowi opanować Bałtyk

Kiedy tysiące lat temu śledź atlantycki kolonizował Bałtyk, musiał się przystosować do nietypowo niskiego zasolenia. W tej adaptacji ważne były zmiany w czterech genach, istotnych dla przetrwania nasienia, ikry i rybich embrionów. Znaczenie tych mutacji wyjaśnili naukowcy na łamach czasopisma naukowego PNAS.

W geologicznej skali czasu Bałtyk to wyjątkowo młody zbiornik: istnieje zaledwie od ok. ośmiu tysięcy lat. Jako morze pojawił się po ostatnim zlodowaceniu. Dość szybko zaczął go kolonizować śledź atlantycki, zwany też oceanicznym czy pospolitym. To jedna z niewielu atlantyckich ryb, które zdołały przystosować się do specyficznych, bałtyckich warunków, zwłaszcza niskiego zasolenia. Kluczem okazała się zdolność do reprodukcji w wodach, których zasolenie wynosi zaledwie 2–3 promile - w porównaniu do 34–35 promili w bardziej otwartych wodach oceanu.

Śledź potrafił się jednak przystosować, co uczyniło go jednym z ważniejszych gatunków Bałtyku. A to zmieniło cały tamtejszy ekosystem.

„Śledź stanowi ogniwo łączące plankton - którym się on żywi - a innymi rybami, ptakami i morskimi ssakami, które z kolei żywią się śledziem. Od tysięcy lat bogate łowiska śledzi były też ważnym źródłem pokarmu dla mieszkańców wybrzeży Bałtyku. Bałtycki śledź to gatunek zasługujący na ochronę - nie tylko ze względu na to, że przyczyniają się do żywnościowego bezpieczeństwa w razie kryzysu” - podkreśla Leif Andersson, profesor genomiki funkcjonalnej z Uniwersytetu Uppsali, który kierował pracami opisanymi w Proceedings of the National Academy of Sciences. W skład jego zespołu weszli też naukowcy z ośrodków w Norwegii, Niemczech i Japonii.

Naukowcy ci zsekwencjonowali całe genomy śledzi żyjących w Atlantyku i Bałtyku. Jak wykazali, kluczem do adaptacji do życia w Bałtyku były zmiany w genach, które mają wpływ na funkcjonowanie nasienia, ikry i na rozwój narybku.

U ryb - także u śledzi - zapłodnienie jest zewnętrzne. To oznacza, że dochodzi do niego w wodzie, i w tym czasie nasienie i ikra (a następnie - embriony) są narażone na działanie różnych warunków środowiska. W przypadku każdej zmiany środowiska śledzie muszą się przystosować.

W tym kontekście szczególnie ważne są cztery geny - zwrócili uwagę naukowcy. Jeden z nich ulega ekspresji wyłącznie w nasieniu i odpowiada za kanał jonowy. Badacze zasugerowali, że zmiany w genie odpowiadającym za istnienie tego kanału pomagają utrzymać funkcje nasienia podczas tarła w słabo zasolonych wodach.

Zwrócili też uwagę na łączny efekt zmian genetycznych dotyczących jednego z głównych białek otoczki ikry - a także w enzymie, który decyduje o jej trwałości, pomagając chronić rybie jaja przed wpływem solanki. Ale choć wzmocniona osłona jajowa chroni rybi embrion, może też stać się wyzwaniem, gdy przychodzi pora zamianę embriona w larwę i wydostanie się do wody. Dzięki silnej selekcji naturalnej śledź bałtycki ma jednak aż 20 dodatkowych kopii genu, który degraduje osłonkę jajową, pozwalając larwie uwolnić się do morza.

„Oto podręcznikowy przykład tego, jak silna selekcja naturalna wpływa na zmiany genetyczne w genach, które łącznie zapewniają skuteczną reprodukcję w nowym środowisku - podkreślił Andersson, cytowany w informacji prasowej jego uczelni. -Wskazaliśmy specyficzne geny i mutacje, i możemy wyjaśnić biologiczne mechanizmy, dzięki którym te zmiany stały się kluczowe dla adaptacji do słonej wody Bałtyku”.

Naukowcy wykazali, że wszystkie śledzie odbywające tarło w Bałtyku mają wspomniane zmiany w czterech genach.

„Śledzie bałtyckie zostały przez Linneusza - ojca taksonomii i profesora z Uniwersytetu w Uppsali - zaklasyfikowane jako podgatunek śledzia atlantyckiego. Wyraźne genetyczne różnice pomiędzy śledziem bałtyckim a atlantyckim, jakie poznaliśmy dzięki badaniom genetycznym, stanowią jednak argument za tym, aby zaliczyć śledzia z Bałtyku jako odrębny gatunek. Śledź bałtycki jest wyjątkową rybą, przystosowaną do niskiego zasolenia Bałtyku, krytycznie ważną dla ekosystemu, która przyczynia się do bezpieczeństwa żywnościowego w tym obszarze. To bardzo silny argument za tym, aby kontrolować skalę jego połowów przemysłowych” - podsumował Andersson. 

zan/ agt/

Fot.: Depositphotos