Метаморфоз у позвоночных животных — вещь редкая. Превращения в течение жизненного цикла свойственны лишь земноводным, миногам и некоторым рыбам, например рыбам-телескопам (семейство Giganturidae). Половой диморфизм встречается намного чаще. Но ученым под руководством доктора Дэвида Джонсона (David Johnson) из Смитсоновского института (Smithsonian Institution) удалось обнаружить глубоководных рыб, у которых есть и половой диморфизм, и метаморфоз.
(лат. familia, мн. ч. familiae) — одна из основных систематических категорий в иерархии биологических видов. Совокупность близких видов составляет род, а совокупность близких родов составляет семейство.
Внешние различия между полами и стадиями жизненного цикла этих рыб настолько значительные, что раньше их относили к трем разным семействам: мирапинновых (Mirapinnidae), мегаломиктеровых (Megalomycteridaeb) и китовидковых (Cetomimidae). Но после анализа митохондриальных ДНК доктор Джонсон понял, что это вовсе не разные семейства, а личинки, женские и мужские особи одного семейства китовидковых.
По словам доктора Джонсона, это пока единственный пример сочетания полового диморфизма и метаморфоза у позвоночных.
Превращения на большой глубине
Глубоководные китовидковые, живущие на глубинах от 1000 до 4000 метров в Мексиканском заливе, сталкиваются с постоянной проблемой недостатка пищи: среда на таких глубинах чрезвычайно бедная и есть там практически нечего. Поэтому они имеют личиночную стадию. Личинки плавают на поверхности в богатых фито— и зоопланктоном водах и не опускаются глубже 200 метров. Процесс взросления личинок сопровождается целым рядом превращений. С мужскими и женскими особями происходят изменения, в результате которых они становятся совершенно не похожими друг на друга не только внешне, но имеют разное строение внутренних органов и даже по-разному питаются.
Вечно голодные самцы
У самцов происходит сращивание многих костей головы. Первый шейный позвонок соединяется с затылочной костью. Кроме того, гипертрофируется носовая, слезная и верхняя челюстная кости — показатель того, что челюсти у них совершенно не работают. Это означает, что взрослые самцы вообще не питаются. Когда ученые провели анализ их внутренних органов, то поняли, что у самцов отсутствовал желудок и пищевод. Правда, исследователи обнаружили редуцированный кишечник с совсем тонкими стенками, огромную печень и парные половые железы.
Как говорит доктор Джонсон, выжить самцам удается за счет личиночной стадии. В ней они питаются исключительно копеподами — прозрачными веслоногими рачками с одним глазом в центре головы и оранжевыми половыми железами. Причем, у некоторых самцов на переходной стадии ученые увидели сильно выпирающий живот с оранжевыми копеподами. По мнению доктора Джонсона, копеподы — единственная пища личинок мужского пола. Энергия от переваренных рачков полностью идет на образование огромной печени, поддерживающей жизнедеятельность самцов всю оставшуюся жизнь.
Именно благодаря печени самцам удается выжить в безжизненной среде на больших глубинах. Единственное развлечение, на которое они тратят энергию, — поиск самок.
Самки используют совершенно другой способ питания — традиционный. Они обладают огромной подвижной челюстью, которая легко открывается и закрывается.
Хвост-тренажер
Доктора Джонсона удивили и личинки китовидковых рыб. Они имеют необычное приспособление — тонкий «хвост», как бы продолжение хвостового плавника. Он появляется еще у совсем крошечных личинок длиной не больше 4−5 мм. Если схватить личинку за «хвост», то он отламывается. Возможно, хвост служит еще и своеобразным тренажером, готовящим мальков к взрослой жизни.
По словам доктора Джонсона, самки используют разные «стили» плавания. На достаточно большой скорости тело рыбы двигается волнообразно, как бы по синусоиде. Если же китовидковые никуда не спешат, то тело остается неподвижным, а двигаются только спинные и подхвостовые плавники.
По словам доктора Джонсона, сейчас они продолжают работу по более детальному изучению морфологических признаков и митохондриальных ДНК китовидковых, для того чтобы выяснить, с какими конкретными видами связаны все три формы.
Результаты исследований доктора Джонсона можно найти в апрельском номере журнала Biology Letters Британского королевского общества.
