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 bałtycki
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.
Zmiany w genach
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 na 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 – dodał.
Cztery geny
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.
Źródło: www.naukawpolsce.pl, fot. Olev Mihkelmaa, olev.ee, CC BY-SA 3.0 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons
