วิวัฒนาการของปลา

ปลาครีบกระเบน เช่น ปลาดุกหรือปลาทอง เป็นสัตว์มีกระดูกสันหลังที่มีความหลากหลายมากที่สุดในโลก โดยมีไม่ต่ำกว่า 25,000 สปีชีส์ หรือคิดเป็นครึ่งหนึ่งของสัตว์มีกระดูกสันหลังบนโลก ฮวน มอนโตยา นักวิจัยจาก Department of Genetics and Evolution กล่าวว่า "ปลาเหล่านี้สามารถมีผิวหนังเปลือยเปล่าหรือมีเกราะหุ้มกระดูกได้ บางครั้งอาจมีฟันปกคลุมอยู่ เช่นเดียวกับในกรณีของปลาดุกบางชนิด" คณะวิทยาศาสตร์ UNIGE แต่โครงสร้างการป้องกันของผิวหนังมีวิวัฒนาการอย่างไรในปลาเหล่านี้ ต้นไม้ครอบครัวที่ย้อนกลับไป 420 ล้านปี นักวิจัยใช้ต้นไม้วิวัฒนาการของปลาที่มี 11,600 สายพันธุ์ Alexandre Lemopoulos นักวิจัยจากภาควิชาพันธุศาสตร์และวิวัฒนาการของคณะอธิบายว่า "เพื่อสร้างลักษณะบรรพบุรุษของสปีชีส์ใหม่ เราทำงานควบคู่ไปกับต้นไม้ต้นที่สองจาก 304 สปีชีส์ ซึ่งสร้างความเชื่อมโยงของความสัมพันธ์ได้อย่างแม่นยำ" วิทยาศาสตร์ของ UNIGE พวกเขาถามตัวเองสองคำถาม: ปลามีการป้องกันผิวหนังประเภทใด? และพวกเขาอาศัยอยู่ในน้ำเปิดหรือที่ก้นทะเล? โดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ พวกเขาสร้างสถานะของบรรพบุรุษที่เป็นไปได้มากที่สุดขึ้นใหม่ และเมื่อพวกเขาขึ้นไปบนแผนภูมิต้นไม้ครอบครัว พวกเขาสร้างช่วงการเปลี่ยนผ่านระหว่างผิวทั้งสามประเภทขึ้นใหม่ และสังเกตว่าสิ่งเหล่านี้ได้ปรับสภาพที่อยู่อาศัยของพวกมันหรือไม่ "เราสามารถย้อนกลับไปยังบรรพบุรุษแรกของปลากระเบนที่มีเกล็ดเมื่อกว่า 420 ล้านปีก่อนได้" ฮวน มอนโตยากระตือรือร้น ปลาเปลือยเท่านั้นที่สามารถพัฒนาชุดเกราะได้ จากการวิเคราะห์ระยะเปลี่ยนผ่าน นักวิจัยเจนีวาพบปลาหลายสายพันธุ์ที่สูญเสียเกล็ดไป แต่อยู่ในตำแหน่งที่ต่างกันบนต้นไม้ "ดังนั้นจึงไม่มีความบังเอิญชั่วคราวในวิวัฒนาการนี้" อเล็กซานเดร เลโมปูลอสเน้นย้ำ ยิ่งกว่านั้น เมื่อ ปลา ตระกูลหนึ่งเสียเกล็ดไปแล้วก็หาไม่เจออีก "ในทางกลับกัน ปลาที่เปลือยเปล่าเหล่านี้บางส่วนพัฒนาแผ่นกระดูกที่ปกคลุมร่างกายบางส่วนหรือทั้งหมด เกิดเป็นเกราะแข็ง" ฮวน มอนโตยาชี้ให้เห็น "ตอนนี้เราจำเป็นต้องค้นพบกลไกทางพันธุกรรมพื้นฐาน ซึ่งอาจไม่อนุญาตให้กลับไปสู่ระยะขนาดอีกต่อไป แต่ทำให้สามารถสร้างโครงกระดูกภายนอกชดเชยได้" ดังนั้น มีเพียงปลาที่เปลือยเปล่าเท่านั้นที่สามารถสร้างเกราะนี้ได้ "ดูเหมือนจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะเปลี่ยนจากผิวหนังที่เป็นสะเก็ดไปสู่ผิวหนังที่มีเกราะกำบังได้โดยตรง สภาพผิวที่อยู่อาศัย นักวิจัยยังสังเกตด้วยว่าการเปลี่ยนแปลงของสภาพผิวทำให้เกิดที่อยู่อาศัย Alexandre Lemopoulos อธิบาย "ปลาหลายสายพันธุ์ที่สูญเสียเกล็ดได้ออกจากน่านน้ำเปิดที่พวกมันอาศัยอยู่เพื่อก้นทะเล และค้นพบข้อได้เปรียบในสภาพแวดล้อมใหม่นี้อย่างแน่นอน" นี่คือการปรับตัวล่วงหน้า: ปลาสูญเสียเกล็ด เปลี่ยนสภาพแวดล้อม และพบข้อได้เปรียบ เนื่องจากลำดับนี้เกิดขึ้นซ้ำๆ อย่างอิสระในปลาหลายกลุ่ม นักวิจัยจึงอนุมานได้ว่าผิวหนังที่ไม่มีเกล็ดจะมีประโยชน์อย่างแท้จริงสำหรับการอาศัยอยู่ใต้ท้องทะเล “ควรสังเกตว่าเมื่อสายเลือดของปลาตั้งตัวที่ก้นทะเลแล้ว มันไม่กลับคืนสู่แหล่งน้ำเปิดอีกต่อไป แม้ว่าต่อมามันจะพัฒนาเป็นเกราะกระดูกก็ตาม” เขากล่าวต่อ สมมติฐานสองข้อดูเหมือนจะอธิบาย 'การเคลื่อนไหว' นี้: การหายใจและการป้องกันภูมิคุ้มกัน Alexandre Lemopoulos กล่าวว่า "ปลาหายใจผ่านเหงือก แต่ยังผ่านผิวหนังด้วย ผิวหนังที่เปลือยเปล่าช่วยปรับปรุงการแลกเปลี่ยนก๊าซในน้ำที่มีออกซิเจนต่ำโดยการเพิ่มพื้นผิวทางเดินหายใจ" Alexandre Lemopoulos กล่าว ยิ่งไปกว่านั้น การศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้แสดงให้เห็นว่าภูมิคุ้มกันป้องกันไวรัสและแบคทีเรียซึ่งมีอยู่มากในก้นทะเล มีประสิทธิภาพมากกว่าเมื่อผิวหนังไม่มีเกล็ด ด้วยเหตุนี้ ต้องขอบคุณวิวัฒนาการของโครงสร้างการป้องกันของผิวหนังที่ทำให้ปลาหลายตระกูลอพยพไปยังก้นทะเลและเปิดช่องนิเวศวิทยาใหม่ๆ ออกล่าอาณานิคมในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันมากขึ้นเรื่อยๆ ไม่ว่าจะเป็นน้ำจืดหรือน้ำเค็ม "สิ่งนี้มีส่วนในการสร้างความหลากหลายมหาศาลนี้ ซึ่งทำให้ปลากระเบนเป็นสัตว์มีกระดูกสันหลังกลุ่มที่ใหญ่ที่สุดในโลก" ฮวน มอนโตยาสรุป