Embrya parazitických ryb hořavek se naučila přemet, který jim umožňuje přežít

Hořavky jsou ryby s výjimečným způsobem rodičovství. Podobně jako kukačky, které snášejí vejce do cizích hnízd, také hořavky kladou vajíčka k jinému druhu – k mlžům. Jikry se uvnitř mlže vylíhnou po jednom či dvou dnech, přetočí se kolem žloutkového váčku, prorazí vaječný obal a speciální kotvičkou se uchytí v žaberním aparátu hostitele. Unikátní způsob vývoje embrya popsal mezinárodní tým Martina Reicharda z Ústavu biologie obratlovců AV ČR v článku uveřejněném v časopise americké akademie věd PNAS.

Hořavky jsou hojně rozšířené ve východní Asii, především v Číně a Japonsku, a parazitují tamější mlže. Jikry a embrya hořavek tráví v žaberním aparátu svých hostitelů první týdny života. K vylíhnutí z jikry dochází velmi rychle, už do dvou dnů po nakladení.

Přemet a kotvičky
„Právě během prvních hodin svého vývoje embryo předvede unikátní přemet, který nebyl u jiného druhu obratlovce doposud popsán. Jedná se o přetočení embrya na žloutkovém váčku,“ vysvětluje Martin Reichard, vedoucí výzkumné skupiny evoluční ekologie ryb v Ústavu biologie obratlovců AV ČR.

„Během tohoto pohybu se embryo obtočí kolem žloutkového váčku hlavovou částí vpřed a prolomí vaječné obaly na druhé straně. To mu umožní, aby se v žaberním aparátu mlže bezpečně zachytilo. Po vylíhnutí navíc na žloutkovém váčku narostou kotvičky, které zachycení embrya ještě dále vylepší,“ pokračuje biolog.

Vedoucí výzkumné skupiny evoluční ekologie ryb v Ústavu biologie obratlovců AV ČR Martin Reichard zkoumá parazitismus rodičovské péče u ryb dlouhodobě. Díky aktuálnímu projektu EXPRO se mu může věnovat do větší hloubky.

„Přemetem“ a zachycením kotvičkou v těle hostitele si embryo zajistí, že odolá vodnímu proudění, kterým si mlž proplachuje žábry. „Jde o pozoruhodný příklad toho, jak přírodní výběr formuje už velmi raný vývoj obratlovců,“ říká Martin Reichard. Mlži se totiž parazitaci brání – umějí zvýšit průtok vody, a nechtěného hosta tak vyplavit.

Schéma vývoje embrya hořavky od jeho nakladení až po vylíhnutí. Na schématu je vidět přemet vpřed a tvorba kotvičky na žloutkovém váčku. Celý přemet trvá asi 30 hodin.

Ohrožené zkoumání v Číně
Aktuální studie se týká hořavky očkaté (Rhodeus ocellatus), na Dálném východě se ale vyskytují desítky dalších druhů hořavek. „Náš výzkum odhaluje a detailně popisuje adaptace raných embryí od morfologie, přes histologii, časosběrnou fotodokumentaci, mikrotomografii až po genovou expresi,“ doplňuje Wenjing Yi, postdoktorandka v Ústavu biologie obratlovců AV ČR a hlavní autorka studie.

Embrya, která brněnští vědci podrobili výzkumu, pocházejí z akvárií v Ústavu biologie obratlovců AV ČR. Martin Reichard s kolegy se ale snaží co nejčastěji vyjíždět také do terénu. „Bohužel nám do načasování projektu zasáhla pandemie covidu-19, a protože jsem měl navázanou spolupráci s Akademií věd v čínském Wu-chanu, vše se velmi zkomplikovalo, ani loni ještě nebylo jednoduché se do Číny dostat,“ dodává.

Samička hořavky očkaté s výrazným kladélkem, pomocí něhož naklade jikry hluboko do žaberního aparátu mlže.

Potápění v jezeře Tanganika
Vedle hořavky studují vědci z týmu Martina Reicharda také cichlidy z afrického jezera Tanganika a jejich hnízdního parazita peřovce kukaččího (Synodontis multipunctatus). Tato až sedmadvacet centimetrů dlouhá ryba obývá kamenité dno až do hloubky několika desítek metrů. Zajímavá je tím, že své jikry klade mezi jikry třících se cichlid, ty je sesbírají a mláďata peřovců se vyvíjejí v jejich hrdlech. Mláďata peřovců se líhnou dříve než mláďata hostitelských ryb a požírají jejich jikry a plůdek.

V akváriích brněnského Ústavu biologie obratlovců AV ČR chovají výzkumníci několik set dospělých ryb původem z jezera Tanganika. Jednou až dvakrát ročně se ale snaží vyjet přímo do Afriky. Jejich práce vyžaduje mimo jiné potápění do větších hloubek, kde ryby žijí. „Vždycky je to dobrodružné, je to samozřejmě náročné, musíte dávat například pozor na krokodýly. Jsme ale moc rádi, že můžeme pozorovat ryby přímo v místě jejich přirozeného výskytu, což nám umožňuje právě EXPRO grant,“ doplňuje Martin Reichard.

Peřovec kukaččí obývá africké jezero Tanganika a vyznačuje se tím, že péči o své potomstvo přenechává jiným rybám, cichlidám.

EXPRO projekt
„Že je raný vývoj hořavek unikátní, víme už dvacet let. Ale až díky projektu EXPRO jsme se mohli do řešení této otázky konečně pustit komplexně a aktuální studie v PNAS je snad jen jakousi malou ochutnávkou toho, co máme nachystáno dále,“ dodává Martin Reichard.

Pětiletý projekt nazvaný „Význam koevoluce pro ekologickou speciaci“ řeší otázky, proč a jak se z některých parazitů stávají specialisté na konkrétní druhy hostitelů, zatímco jiní zůstávají tzv. generalisty, a tudíž mohou parazitovat široké spektrum hostitelských druhů. Cílem je zjistit, jak evoluce životních strategií a adaptace na parazitický způsob rozmnožování ovlivňují rozrůzňování do nových druhů i vznik celých souborů adaptací k novým životním podmínkám. (16.3.2024)