Морские драконы - невероятно странные существа, и, возможно, мы наконец-то узнаем почему

Увидеть плывущего среди водорослей морского дракона, украшенного похожими на листья украшениями, которые колышутся в колыханиях океанских течений, - поистине незабываемое зрелище.

Но морские драконы - это нечто большее, чем может показаться на первый взгляд. Какими бы ослепительными они ни были, у морских драконов также отсутствуют зубы, нет ребер, а их позвоночник изогнут и перекручен.

Теперь ученые нашли генетические подсказки, которые могут объяснить, почему морские драконы выглядят так разительно своеобразно - их геномы не только заполнены повторяющимися фрагментами ДНК, которые определяют эволюцию, но в них также отсутствует группа генов, которые приводят к появлению зубов, нервов и черт лица у других животных.

Изучение геномов морских драконов "приоткрыло завесу над эволюцией специфических для морских драконов признаков" и "выявило интригующие эволюцифонные аспекты этого необычного семейства позвоночных, Syngnathidae, в целом", - пишет в новой статье команда авторов исследования. 

Морские драконы принадлежат к тому же семейству, что и рыбы-трубачи и морские коньки - Syngnathidae, которые известны тем, что у них развилась мужская беременность.

"Эта группа просто замечательна по целому ряду причин", - говорит исследователь эволюционной геномики Клейтон Смолл из Орегонского университета, который возглавлял исследование вместе с коллегой Сьюзан Бассхэм.

"Но морские драконы являются чудаками в группе и без того чудаковатых рыб". 

Чтобы выяснить причину этого, Смолл, Бассхэм и их команда секвенировали геномы двух видов морских драконов: листовидного морского дракона и сорного или обыкновенного морского дракона, которые обитают в прохладных водах у самых южных берегов Австралии.

Этих стройных рыб трудно заметить, когда они дрейфуют в покрытых ламинариями скалистых рифах, их листья помогают им маскироваться.

На самом деле, он настолько неуловим, что третий (из всего трех) видов морских драконов, редкий рубиновый морской дракон (который не был секвенирован в данном исследовании), был впервые замечен в дикой природе только в 2017 году.

Все три вида морских драконов почитаются за их красочные, причудливые формы тела и длинные трубчатые рыла, всасывающие ракообразных, но рубиновый морской дракон, похоже, лишился листовидных придатков, характерных для других видов, и эволюция обошлась без экстравагантных изысков.

Ученые полагают, что морские драконы приобрели свои экстравагантные черты довольно быстро, за последние 50 миллионов лет или около того, с тех пор как они и морские кони разделились, образовав новое семейство.

Однако не совсем ясно, как они стали выглядеть столь своеобразно. Поэтому для данного исследования ученые Орегонского университета объединились с учеными из Аквариума Бирч при Океанографическом институте Скриппса и Аквариума Теннесси, чтобы проанализировать имеющиеся у них образцы морских драконов, выращенных в неволе.

Оказалось, что морские драконы, по сравнению со своими ближайшими родственниками - рыбами-трубачами и морскими коньками, имеют в своем генетическом коде удивительно большое количество повторяющихся последовательностей ДНК, называемых транспозонами, иначе известными как "прыгающие гены".

Транспозоны настолько мобильны, что, прыгая по геному, могут создавать быстрые генетические изменения - это может объяснить, почему морские драконы так быстро эволюционировали.

По сравнению с двумя дальними родственниками, зебрафишами и колюшками, в геномах лиственных и сорных морских драконов отсутствует целый ряд генов, играющих незаменимую роль у других позвоночных, содержащих инструкции по формированию лицевых структур, зубов, конечностей и даже частей центральной нервной системы.

Хотя у исследователей возникло искушение предположить, что потеря этих генов может объяснить, как у морских драконов появились удлиненные черты лица и сказочные оборки, потребуются дополнительные исследования, чтобы изучить эволюционную историю морских драконов и их родственников.  

Но на этом исследователи не закончили: они также сделали снимки взрослого самца сорного морского дракона длиной в фут с помощью рентгеновского микроскопа высокого разрешения, которые показали, что декоративные придатки, скорее всего, произошли от шипов.

"Мы увидели, что опорные структуры для листовидных лопастей, по-видимому, являются развитием шипов [с мясистыми придатками], добавленных к концам", - говорит Бассхам. 

Команда также заметила, что эти костные опоры отличаются от затвердевших, окостеневших костей, встречающихся в плавниках большинства костистых рыб, и вместо них жесткость обеспечивается сердцевиной из коллагеновой ткани, что дополняет историю о том, как появились уникальные структуры тела морского дракона.

Как бы ни эволюционировали морские драконы, результаты получились великолепными, даже гламурными. Насколько нам известно, морские драконы могут иметь еще несколько секретов, спрятанных в их геноме, которые могут быть раскрыты при дальнейших генетических сравнениях.

Исследование было опубликовано в журнале PNAS.