En schematisk översikt över livsmiljöerna förknippade med halvflytande och vidhäftande ägg och den experimentella designen och datainsamlingen. Sex representativa arter (H. molitrix, H. nobilis, C. idella, M. piceus, S. curriculus och C. alburnus-B) från den endemiska östasiatiska cyprinidgruppen som producerar halvflytande ägg i lotiska (floder) livsmiljöer, och tre representativa arter (M. amblycephala, C. dabryi och C. alburnus-A) från den endemiska gruppen som leker vidhäftande ägg i lentiska (sjöar) livsmiljöer. Halvflytande ägg och vidhäftande ägg samlades in obefruktade (Un-FE) och 0, 0,5 och 1 h efter befruktning (0 h-FE, 0,5 h-FE och 1 h-FE) och användes för att klargöra mekanismerna för återfuktning och vidhäftning. MD, membrandiameter; ED, äggdiameter. Kredit:Forskning (2022). https://spj.sciencemag.org/journals/research/aip/9827986/
Adaptiv strålning representerar snabb förgrening i livets träd och erkänns som kritiska drivkrafter för biologisk mångfald. Studier av dem är centrala för att förstå mekanismerna som driver artbildning, diversifiering och många associerade ekologiska och evolutionära processer. Under adaptiv strålning spelar egenskaper relaterade till ekologisk och reproduktiv isolering en stor roll för att forma den biologiska mångfalden.
De endemiska östasiatiska cypriniderna, kallade Xenocyprididae (Teleostei:Ostariophysi:Cypriniformes), är en naturlig samling av sötvattensfiskar som snabbt utvecklats i östra Asien. Den evolutionära strålningen av endemiska östasiatiska cyprinider har föreslagits utvecklas genom en förändring av lekvanor, vilket innebär en övergång från halvflytande ägg till adhesiva ägg som svar på bildandet av tvärbundna flodsjösystem. De molekylära mekanismerna som ligger till grund för de markanta förändringarna i lekvanor i denna adaptiva strålning förblir dock outforskade.
I en studie publicerad i Research , en forskargrupp ledd av professor Xie Ping från Institute of Hydrobiology (IHB) vid den kinesiska vetenskapsakademin illustrerade de nya molekylära mekanismerna förknippade med hydratisering och vidhäftning av sötvattensfiskägg, och identifierade kritiska molekylära mekanismer involverade i adaptiv strålning av endemiska östasiatiska cyprinider.
Forskarna jämförde de halvflytande äggen från sex representativa arter (Cuter alburnus-B, Hypophthalmichthys molitrix, H. nobilis, Ctenopharyngodon idella, Mylopharyngodon piceus och Squaliobarbus curriculus) med de adhesiva äggen från tre representativa arter (C. alburnus-A, Megalobrama amblycephala och C. dabryi) som tillhör den endemiska östasiatiska cyprinidgruppen.
De avslöjade kritiska molekylära mekanismer för hydrering och vidhäftning involverade i den adaptiva strålningen av endemiska östasiatiska cyprinider baserat på biokemisk sammansättning, morfologiska egenskaper, histokemisk färgning, multiomikanalyser, immunfluorescens och inhibitortester.
Dessutom fann forskarna att halvflytande ägg förbättrar hydreringen genom att öka nedbrytningen av äggulaprotein och ackumulering av Ca 2+ och Mg 2+ ions, while adhesive eggs improve adhesiveness and hardness of the egg envelope by producing an adhesive layer and a unique fourth layer to the egg envelope.
Multiomics analyses and verification tests showed that during the process of adaptive radiation, adhesive eggs downregulated the vitellogenin degradation pathway, zinc metalloprotease pathway and ubiquitin-proteasome pathway, and the pathways of Ca 2+ och Mg 2+ active transport to reduce their hydration. They showed that at the same time, adhesive eggs upregulated the crosslinks of microfilament-associated proteins and adhesive-related proteins, the hardening-related proteins of the egg envelope and the biosynthesis of glycosaminoglycan in the ovary to generate adhesiveness.
The findings of this study revealed the molecular mechanisms associated with hydration and adhesiveness in freshwater fish eggs, and elucidated the potential mechanism for the evolution of adhesive eggs from semi-buoyant eggs in the adaptive radiation of endemic East Asian cyprinids. These key egg attributes may function as "magic traits" in this adaptive radiation. + Utforska vidare
