Los peces payaso cuentan las franjas para reconocerse
Al crecer, probablemente cambiaste tu estilo según tus influencias sociales. Resulta que estas presiones también afectan la apariencia de los peces payaso juveniles (peces anémona).
Un nuevo estudio del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) ha revelado las influencias sociales y los mecanismos biológicos que controlan la pérdida de rayas en el pez payaso tomate (Amphiprion frenatus), mostrando cómo la presencia de peces más viejos cambia la velocidad a la que los peces juveniles pierden su franja vertical blanca adicional.
"Esta investigación nos ayuda a comprender mejor cómo han evolucionado los patrones de color de los animales para ser flexibles durante el desarrollo y adaptarse a condiciones ambientales impredecibles. Nos brinda un nuevo nivel de comprensión y apreciación sobre cómo y por qué los patrones de color de los peces pueden formarse y cambiar a lo largo de una sola vida", dice la Dra. Laurie Mitchell de la Unidad Eco-Evo-Devo Marina del OIST, primera autora de una nueva publicación.
El profesor Vincent Laudet, coautor y jefe de la Unidad Eco-Evo-Devo Marina, añade: "Rasgos de pigmentación como estas franjas blancas suelen considerarse simples marcadores visuales, pero en realidad tienen un profundo significado biológico. Este estudio demuestra cómo, al combinar la ecología, la evolución, la genómica y la biología del desarrollo, podemos ir más allá de la descripción de los patrones de color para comprender su verdadera función".
Vídeo: Una pelea entre dos peces payaso tomate juveniles de tamaño similar, filmada en libertad. Estos peces, muy territoriales, se reconocen por sus patrones de color y tamaño. Crédito: Camille Sautereau
¿Por qué los peces payaso pierden las franjas?
Muchas especies de peces tienen estrictas jerarquías sociales. En el caso del pez payaso tomate, generalmente solo una pareja reproductora puede ocupar una anémona anfitriona específica, y los peces más jóvenes desempeñan un papel subordinado en la estructura social. Estos peces juveniles indican su subordinación mediante señales visuales, como el tamaño y el patrón de color.
"Ya hemos demostrado que los peces payaso cuentan las franjas para reconocerse. Por lo tanto, sabemos que las franjas, las rayas verticales blancas características de los peces payaso, son esenciales para la comunicación", señala el Dr. Mitchell.
"Lo interesante es que alrededor de un tercio de las especies de peces payaso han evolucionado para presentar más franjas blancas en sus primeras etapas de desarrollo, solo para perder algunas en un lapso relativamente corto al llegar a la edad adulta. Queríamos comprender cómo y por qué ocurre este cambio".
Para investigar, los investigadores instalaron cámaras para grabar a los peces juveniles en diferentes entornos: algunos con peces mayores en anémonas hospedadoras, y otros con anémonas vacías, artificiales o sin ellas. Sorprendentemente, descubrieron que la presencia de peces adultos aceleraba la pérdida de franjas.
"Al principio, esto parecía muy contraintuitivo, ya que sabemos que las franjas adicionales se utilizan para señalar su subordinación", destaca el Dr. Mitchell.
Vídeo: Un pez payaso tomate en su hábitat natural. Crédito: Manon Mercer
Los investigadores creen que esta diferencia de patrones se debe a la intrincada jerarquía social de estos peces. En su desarrollo inicial los peces payaso recién nacidos se dirigen al mar durante un breve periodo, pero con el tiempo necesitan encontrar una anémona que les permita vivir.
Si esta anémona ya está ocupada por peces adultos, probablemente querrán parecer inofensivos para evitar la confrontación hasta que sean aceptados en el nivel más bajo de la jerarquía social. Sin embargo, no permanecerán en el nivel más bajo para siempre.
Los investigadores sugieren que una vez que estos peces hayan sido aceptados en su sociedad, podrían perder su franja adicional para cimentar su lugar antes de que llegue el siguiente pez.
Por el contrario, los peces juveniles en anémonas desocupadas pueden conservar sus franjas durante más tiempo para parecer menos amenazantes a los adultos que pasan cerca. La Dra. Mitchell especula: "Aún no podemos estar completamente seguros de las razones exactas por las que estos peces pierden sus franjas más lentamente, pero creemos que es básicamente una póliza de seguro. Si un adulto merodeador invade su anémona, hay menos probabilidades de que sean expulsados si mantienen su apariencia juvenil de dos rayas".
Imagen derecha: Dos peces de color naranja brillante con una gruesa franja vertical blanca tras los ojos se asoman entre una anémona de mar con puntas de burbuja y corales multicolores. Crédito: Camille Sautereau
La muerte celular programada altera los patrones de los peces
Además de los factores ambientales, el equipo también se interesó en el proceso a nivel celular. Centrándose en los iridóforos, las células que causan el color blanco de las franjas, examinaron las estructuras celulares al microscopio. Lo que encontraron fue una masiva muerte celular.
"Las células se encogen, sus membranas se arrugan y sus núcleos se fragmentan. Estas células muertas no son reemplazadas por nuevos iridóforos. En cambio, la franja blanca es reemplazada por su característica piel anaranjada", explica el Dr. Mitchell.
La mayoría de los estudios sobre vías celulares se realizan en tejidos humanos u organismos modelo bien caracterizados, y hay muy poca información disponible sobre las vías de apoptosis (muerte celular) en el pez payaso. Sin embargo, el análisis de la expresión genética en diferentes etapas del crecimiento de los peces encontró que los genes que se sabe que están involucrados en la muerte celular, como la caspasa-3, se expresaron fuertemente durante la pérdida de franjas.
La expresión relacionada con la producción de la hormona tiroidea cambió en presencia o ausencia de adultos, lo que sugiere un posible vínculo hormonal entre la percepción social y la pérdida de la franja.
Imagen: Investigadores investigan cómo y por qué se forman y cambian los patrones de color en el pez payaso tomate. Crédito: Camille Sautereau
La evolución de los patrones de color adaptables
Para comprender cómo se desarrolló la pérdida de franjas, los investigadores reconstruyeron la historia evolutiva de este rasgo. "Nuestro análisis reveló que la pérdida de franjas en diferentes especies no se remonta a un ancestro común. El principal vínculo entre estas especies es social: viven en grupos más pequeños", afirma la Dra. Mitchell.
"Aún no comprendemos del todo esta asociación, pero podría ser un mecanismo de protección. En grupos más grandes, las diferencias de tamaño entre los distintos niveles de la jerarquía social son menores, por lo que las peleas entre estos peces serán menos peligrosas. Pero en grupos pequeños, con solo adultos grandes y algunos pequeños subordinados, una mordida podría ser fatal para los peces juveniles".
Al examinar la evolución de esta flexibilidad de desarrollo, los investigadores esperan revelar nuevos conocimientos sobre los orígenes de la biodiversidad.
"Si bien nos hemos centrado en los cambios en la esperanza de vida individual, los factores ambientales y los patrones genómicos de estos cambios suelen ser similares a nivel evolutivo. A largo plazo, estas respuestas adaptativas pueden convertirse en diferencias fijas entre especies. Por lo tanto, estos estudios pueden acercarnos a desvelar los misterios de nuestros diversos ecosistemas arrecifales", afirma la Dra. Mitchell.
El estudio se ha publicado en PLOS Biology: Iridophore apoptosis mediates socially-regulated developmental color pattern plasticity in an anemonefish
