Variationer i vattenkvalitet kan påverka utvecklingen av det visuella systemet hos en art av afrikansk fisk, föreslår en ny studie.
Forskningen, ledd av Jai Tiarks, en nyutexaminerad alun i miljö och naturresurser vid Ohio State University, fann att ålder var en avgörande faktor för huruvida fiskar framgångsrikt kunde klara av nya förhållanden i sin undervattensmiljö.
Studien av Blue Lips-cikliden, en art som är infödd i träsk och sjöar i Uganda, visade att ögonen och pupillstorleken hos unga fiskar som föds upp i grumligt vatten blev större än hos fiskar uppfödda i klart vatten. Detta fenomen inträffade oavsett i vilken miljö varje kulls föräldrar kom från.
Studien publicerades nyligen i Journal of Experimental Biology .
Syn är ett viktigt sinne för många varelser, eftersom att kunna navigera i sin omgivning väl ger dem ett försprång när det gäller att hålla fast vid sin plats i näringskedjan. Men när ett ekosystem bombarderas med nya miljöstressorer, har de flesta organismer i djurriket tre sätt att reagera på de negativa resultaten.
Dessa val, sa Tiarks, är att anpassa sig, flytta till en annan plats eller dö ut.
"Ciklider är kända för att fylla en enorm mångfald av olika ekologiska nischer och att kunna anpassa sig till förändringar i sin miljö", sa de. "Det har väckt ett stort intresse ur en evolutionär synvinkel, särskilt för den tidsskala som denna anpassning sker."
För att lära sig mer om hur och när dessa anpassningar inträffar, föde forskare upp hälften av en fiskkull i tankar med klart vatten och placerade den andra hälften i tankar med grumligt vatten.
Forskare mätte sedan diametern på ögat och pupillen hos både de unga fiskarna och vuxna ciklider i experimentet, för att fastställa att yngre populationer verkligen hade fått egenskaper som gjorde det möjligt för dem att växa större ögonstrukturer som svar på grumligt vatten.
"När cikliderne var unga hade de denna enorma plasticitet och kunde ändra sin fysiologi för att klara av de grumliga miljöförhållandena," sa Tiarks. "Men när vi tittade på fiskarna som var äldre hade de inte samma flexibilitet."
Studien noterar också en övergripande skillnad i mönstret av ögon- och hjärnstorlekar mellan unga och gamla fiskar. Ursprungligen förväntade sig teamet att fiskar som föds upp i grumligt vatten skulle uppvisa större hjärnor än de som föds upp i klart vatten, eftersom att ha större ögon inte betyder mycket om hjärnan inte utvecklas för att bearbeta den visuella informationen.
Istället avslöjade digitala fotografier av deras biologiska system att äldre fiskar hade större hjärnor och optiska lober i förhållande till deras längd och hjärnmassa jämfört med de relativa storlekarna på dessa strukturer hos yngre fiskar. Detta kan tyda på att fiskar i likhet med däggdjur upplever olika sensoriska krav i olika skeden genom livet.
Det är fortfarande oklart om många av dessa förändringar orsakas av externa miljövariabler som mängden syre i vattnet eller fysiska förändringar, som sexuell mognad.
Frågan om att växa upp i klart kontra grumligt vatten är en verklig fråga för Blue Lips-cikliden, särskilt med förändrade ekosystem i deras afrikanska livsmiljö.
Avskogning är en av de främsta orsakerna till ökande förstörelse av livsmiljöer och grumlighet i floder och sjöar. När träd huggs ner rycks stabiliteten i den närliggande jorden upp, vilket leder till avsättning av sediment i närliggande vattensystem, säger Tiarks.
"När det är en storm, hålls inte all jord, sediment och växtlighet som hölls på plats av träd längre", sa de. "Det hela hamnar i vilken vattenmassa som är närmast, och det är en direkt stressor för våra fältplatser och befolkningen som bor där."
Studier som denna tyder på att när miljöförändringar orsakade av människor fortsätter att förvärras, kan vissa djurpopulationer som fiskar kunna bestå även i mindre än idealiska livsmiljöer.
För Tiarks erbjuder detta fenomen ett visst mått av hopp om att människors negativa påverkan på miljön inte är så livsförändrande för alla arter som det verkar för närvarande.
"Vi orsakar och driver förändringar inom dessa fiskars system," sa Tiarks. "Men att hålla fast vid exempel på arter som faktiskt kan klara av de förändringar som sker runt dem är en bra påminnelse om hur kraftfull och flexibel naturen är."
Mer information: J. H. Tiarks et al, Turbidity driver plasticitet i ögon och hjärnor hos en afrikansk ciklid, Journal of Experimental Biology (2024). DOI:10.1242/jeb.246708
Journalinformation: Journal of Experimental Biology
Tillhandahålls av Ohio State University
