小丑鱼的“华丽蜕变”取决于海葵

小丑鱼是一种极具魅力的珊瑚礁鱼，它们的身体上分布着醒目的白色条纹。不过，小丑鱼并非生而如此，只有在变态发育后，条纹才会出现。那么，这些神秘图案究竟是如何产生的呢？

一项5月24日发表于《美国国家科学院院刊》的新研究表明，白色条纹形成的速度取决于小丑鱼栖息的海葵种类。科学家们还发现，在变态发育过程中起关键作用的甲状腺激素，通过控制duox基因活动的变化，左右着条纹出现的速度。这支由法国岛屿研究和环境观测站中心（CRIOBE）的研究人员组成的团队，首次对巴布亚新几内亚的金贝湾小丑鱼——Amphiprion percula展开了调查。

“变态发育对小丑鱼很重要，它会改变小丑鱼的外形并影响它们对生活环境的选择。”论文作者、冲绳理工研究生院（OIST）的海洋生态发展小组领导者Vincent Laudet教授说。金贝湾的小丑鱼既可以选择华丽海葵——Heteractis magnifica作为“房东”，也可以选择生活在毒性稍强的巨型地毯海葵——Stichodactyla gigantea里。调查过程中，研究者发现，生活在巨型地毯海葵里的亚成体小丑鱼长出条纹的速度，要快于生活在华丽海葵里的小丑鱼。“我们不仅好奇为什么海葵的种类会影响条纹形成的速度，还想搞清楚背后的驱动因素。”论文第一作者Pauline Salis说。团队将焦点放在了甲状腺激素上，蛙类的变态发育就是由这种激素所驱动。

研究人员用不同剂量的甲状腺激素对小丑鱼幼鱼进行处理。他们发现，甲状腺激素的剂量越高，小丑鱼生成条纹的速度就越快；相反，若用可以阻止甲状腺激素产生的药物处理小丑鱼，条纹的形成则会延迟。

白色条纹的形成与一种被称为“虹膜细胞”的色素细胞密不可分，后者会表达一组特定的基因。研究小组发现，甲状腺激素可以通过激活这些虹膜基因加速条纹的形成。随后，Salis博士证实，巨型地毯海葵中小丑鱼的甲状腺激素水平比华丽海葵的小丑鱼高得多。

为了深入了解甲状腺激素水平升高的原因，研究小组测量了小丑鱼基因组中大多数基因的活性。“最令人惊讶的是，这两类小丑鱼只有36个基因不同。”Laudet教授说，“在这36个基因中，一个叫duox的基因给了我们真正的灵感。”先前的研究表明，制造蛋白质双氧化酶的Duox在甲状腺激素的形成中起着重要作用。与华丽海葵中的小丑鱼相比，巨型地毯海葵中的小丑鱼体内的duox基因活性更高。随后，研究者通过进一步实验证实，duox对于虹膜色素细胞的发育意义重大。

总体而言，这些数据表明，生活在巨型地毯海葵中的小丑鱼的双氧体活性增加，导致其体内的甲状腺激素水平更高，因此，其体内虹膜色素细胞发育得更快，条纹的形成也更快。

然而，这项研究还为科学家们提出了更多问题，其中包括导致条纹形成速率变化的生态原因。研究人员推测，巨型地毯海葵的毒性更大或许能解释上述现象——随着压力水平的升高，小丑鱼体内的甲状腺激素也会上升。

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编译：橘子  审稿：西莫  责编：陈之涵

期刊来源：《美国国家科学院院刊》

期刊编号：0027-8424

原文链接：https://phys.org/news/2021-05-distinctive-white-stripes-clownfish-sea.html

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