Потеря генов помогла карликовым морским конькам стать мастерами маскировки

Два карликовых морских конька (Hippocampus bargibanti) идеально сливаются с ветвями своего хозяина — горгониевого коралла, за который они цепляются цепкими хвостами. Автор: Южно-Китайский морской институт океанологии, Китайская академия наук

Карликовые морские коньки — удивительные существа. Эти крошечные морские позвоночные, часто размером не более двух сантиметров, являются мастерами камуфляжа, способными соответствовать текстуре и цвету кораллов, в которых они живут. У некоторых видов даже есть крошечные бугорки на коже, имитирующие полипы горгониевых кораллов. Слияние с фоном делает их почти невидимыми для хищников и дайверов, пытающихся их заметить.

Так как же они эволюционировали, чтобы так хорошо избегать обнаружения? Команда китайских и немецких ученых решила выяснить это. Сначала они создали подробную карту всего генетического кода карликового морского конька, или генома. Затем сравнили его с геномами других морских коньков и подобных рыб. Это позволило им точно определить конкретные гены, которые способствуют уникальности карликовых морских коньков. Исследователи также изучили, какие гены активны и как организована ДНК в процессе развития морского конька.

Одним из особо интересных генов оказался ген hoxa2b, участвующий в черепно-лицевом развитии. Он принадлежит к семейству генов-главных регуляторов, называемых гомеотическими селекторными генами, которые отвечают за организацию общего плана тела у большинства животных — от насекомых до людей.

Устроившись среди ветвей горгониевого коралла, карликовый морской конек (Hippocampus bargibanti) демонстрирует почти идеальную маскировку. Автор: Южно-Китайский морской институт океанологии, Китайская академия наук

Потерянные гены

Исследователи обнаружили, что у карликовых морских коньков отсутствуют 438 полных генов, которые присутствуют у других морских коньков, и 635 генов с мутациями, делающими их нефункциональными. Они также выяснили, что у крошечных существ пропало множество важных генетических «переключателей» рядом с генами, контролирующими рост и развитие.

В своей статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи утверждают, что эти генетические потери ответственны за отличительные черты карликовых морских коньков.

«Наше исследование показывает, что необычные адаптации карликового морского конька являются результатом масштабной потери генов и регуляторных элементов, тесно связанных с его симбиотическим образом жизни», — пишут они.

Ярким примером является ген hoxa2b, который оказался нефункциональным. Ученые полагают, что это, скорее всего, затормозило рост головы карликового морского конька, придав ей миниатюрную, похожую на шишку морду, напоминающую коралловый узелок.

Исследование также показало, что у карликовых морских коньков значительно более слабая иммунная система по сравнению с другими рыбами. У них отсутствуют гены MHC (гены главного комплекса гистосовместимости), которые производят белки, участвующие в борьбе с патогенами. Исследователи предполагают, что это не проблема, потому что их коралловые хозяева производят противомикробные соединения, защищающие как кораллы, так и морского конька.

Ослабленная иммунная система может также быть ответственна за другую уникальную черту карликового морского конька — мужскую беременность. Размещение эмбрионов внутри тела потенциально может спровоцировать атаку иммунной системы, но потеря некоторых генов, возможно, стала адаптацией, позволившей самцам вынашивать потомство.

Больше информации: Мэн Цю и др., Симбиоз с кораллами и их мимикрия были облегчены потерей иммунных генов и ремоделированием тела у карликового морского конька, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2423818122