Mecanismos moleculares de hábitos de desova para radiação adaptativa de peixes ciprinídeos endêmicos do leste asiático
Um esquema dos habitats associados a ovos semi-flutuantes e adesivos e o desenho experimental e coleta de dados. Seis espécies representativas (H. molitrix, H. nobilis, C. idella, M. piceus, S. curriculus e C. alburnus-B) do grupo endêmico de ciprinídeos do leste asiático que produzem ovos semi-flutuantes em habitats lóticos (rios), e três espécies representativas (M. amblycephala, C. dabryi e C. alburnus-A) do grupo endêmico que desovam ovos adesivos em habitats lênticos (lagos). Ovos semi-flutuantes e ovos adesivos foram coletados não fertilizados (Un-FE), e 0, 0,5 e 1 h após a fertilização (0 h-FE, 0,5 h-FE e 1 h-FE), e utilizados para elucidar os mecanismos de hidratação e adesividade. MD, diâmetro da membrana; ED, diâmetro do ovo. Crédito:Pesquisa (2022). https://spj.sciencemag.org/journals/research/aip/9827986/
As radiações adaptativas representam ramificações rápidas na árvore da vida e são reconhecidas como impulsionadoras críticas da biodiversidade. Estudos sobre eles são fundamentais para entender os mecanismos que impulsionam a especiação, diversificação e muitos processos ecológicos e evolutivos associados. Durante as radiações adaptativas, as características relacionadas ao isolamento ecológico e reprodutivo desempenham um papel importante na formação da biodiversidade.
Os ciprinídeos endêmicos da Ásia Oriental, referidos como Xenocyprididae (Teleostei:Ostariophysi:Cypriniformes), são um conjunto natural de peixes de água doce que evoluíram rapidamente no leste da Ásia. A radiação evolutiva de ciprinídeos endêmicos do leste asiático foi proposta como evoluindo através de uma mudança nos hábitos de desova, envolvendo uma transição de ovos semi-flutuantes para ovos adesivos em resposta à formação do sistema rio-lago reticulado. No entanto, os mecanismos moleculares subjacentes às mudanças marcantes nos hábitos de desova nesta radiação adaptativa permanecem inexplorados.
Em um estudo publicado em
Pesquisa , um grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Xie Ping do Instituto de Hidrobiologia (IHB) da Academia Chinesa de Ciências ilustrou os novos mecanismos moleculares associados à hidratação e adesividade de ovas de peixes de água doce e identificou mecanismos moleculares críticos envolvidos na radiação adaptativa de ciprinídeos endêmicos da Ásia Oriental.
Os pesquisadores compararam os ovos semi-flutuantes de seis espécies representativas (Cuter alburnus-B, Hypophthalmichthys molitrix, H. nobilis, Ctenopharyngodon idella, Mylopharyngodon piceus e Squaliobarbus curriculus) com os ovos adesivos de três espécies representativas (C. alburnus-A, Megalobrama amblycephala e C. dabryi) pertencentes ao grupo endêmico de ciprinídeos do leste asiático.
Eles revelaram mecanismos moleculares críticos de hidratação e adesividade envolvidos na radiação adaptativa de ciprinídeos endêmicos do leste asiático com base na composição bioquímica, características morfológicas, coloração histoquímica, análises multiômicas, imunofluorescência e testes de inibidor.
Além disso, os pesquisadores descobriram que os ovos semi-flutuantes aumentam a hidratação, aumentando a degradação da proteína da gema e o acúmulo de Ca
2+
e Mg
2+
íons, enquanto os ovos adesivos melhoram a adesividade e a dureza do envelope do ovo, produzindo uma camada adesiva e uma quarta camada exclusiva para o envelope do ovo.
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+
and 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.
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