Рыбы-лучники - зенитчики водного мира. Рыбы славятся своей удивительной способностью сбивать наземных насекомых во время полета с помощью очень точных потоков воды, которые они выпускают изо рта.
Тем не менее, с научной точки зрения, о лучнике известно недостаточно: что делает лучника? Сколько существует видов? Какие еще рыбы являются близкими родственниками? От каких рыб они произошли?
Теперь новая статья, опубликованная в рецензируемом журнале Integrative Organismal Biology от исследователей из Института биоразнообразия и Музея естественной истории Канзасского университета, представляет собой наиболее тщательное исследование, когда-либо проводившееся в отношении эволюционной истории и анатомических вариаций лучников. которые также известны под научным названием Toxotidae.
«Рыбы-лучники - это небольшая группа рыб, которые преимущественно обитают в Юго-Восточной Азии и Австралии, а также во многих регионах между ними», - сказал ведущий автор Мэтью Джирард, научный сотрудник Института биоразнообразия и Музея естественной истории KU. научный сотрудник отдела рыб в Национальном музее естественной истории Смитсоновского института. «Иногда люди думают о лучниках как об известной группе, потому что они могут выплевывать воду изо рта, и их часто изучают только потому, что они довольно умные животные - им приходится рассчитывать преломление, и они могут поражать предметы, которые летят над головой."
Несмотря на известность лучников среди ихтиологов и любителей аквариумов, до сих пор о них было проведено не так много научных работ.
«Именно здесь и начинается наше исследование, - сказал Жирар. «Мы посмотрели, как связаны эти рыбы, и спросили: «Как появился этот удивительный механизм, позволяющий им на самом деле плевать?» У нас были некоторые идеи о том, с какими другими видами рыб они связаны, но впервые мы выдвинули гипотезу о том, как все эти виды лучников связаны друг с другом. Мы даже толком не знали, все ли они умеют стрелять. Исследования, в которых изучалось, как они стреляют или насколько они умны, обычно используют лучников, которых можно найти в аквариумной торговле, но есть и некоторые редкие экземпляры. Итак, мы не только отвечали на вопросы о том, как они связаны между собой и как эволюционировал этот механизм стрельбы, но и могли ли вообще стрелять все они, или же есть различия? Мы обнаружили, что все они умеют стрелять; у них у всех хотя бы есть структуры во рту, чтобы стрелять, но между ними есть различия."
Впервые в документе установлено авторитетное генеалогическое древо стрекоз, позволяющее исследователям проследить с помощью генетики и морфологии, как специализация плевка могла эволюционировать с течением времени.
«Есть и другие рыбы, которые едят насекомых, а некоторые выпрыгивают из воды, но я бы сказал, что на самом деле ничего подобного нет», - сказал соавтор Лео Смит, помощник куратора Института биоразнообразия и Музея естественной истории Калифорнийского университета..«Есть потенциально апокрифическая история о том, что в середине 1800-х годов в Индии лучники стреляли сигаретами колонизаторов, как если бы они были похожи на светлячков. Они стреляли в них и сводили людей с ума, и вот как западноевропейцы открыли то, что уже было, о чем там уже все знали, - но есть истории, что они выплюнут сигареты."
Girard собирал образцы тканей и экземпляры рыб-стрелков в учреждениях и музеях естествознания по всему миру - необъявленная, часто изнурительная работа - а затем анализировал их структуру и генетику, чтобы лучше понять группу.
Например, Жирар, Смит и их соавторы обнаружили, что ротовые структуры лучников подтверждают гипотезу о механизме паяльной трубки, но мягкие ткани ротовой полости также могут играть роль в стрельбе.
«Только потому, что другие рыбы могут перемещать воду, это не так», - сказал Смит.«Я приравниваю это к «Я мог бы положить трубу в рот, и я полагаю, что мог бы издать из нее шум, но не так, как Майлз Дэвис». Это как бы тоже принципиально другое дело, действительно замечательная специализация по ловле насекомых."
Кроме того, исследовательская группа определила, что лучники имеют близкородственную «сестринскую группу» рыб, называемую пляжным лососем, и обнаружили, что у них также есть «соответствующие особенности стрельбы в ротовой полости», предполагая, что стрелять водой в добычу может быть тем, что биологи-эволюционисты называют кооптированной или экзаптированной чертой.
"Мы думаем об адаптациях, таких как, например, рыба-парусник, у которой действительно красивый парус на спинном плавнике, но у многих рыб есть спинные плавники, и то, что они сделали, это как бы модифицировали этот спинной плавник, чтобы соответствуют какой-то другой потребности, - сказал Жирар. «Если мы посмотрим на группу, наиболее тесно связанную с лучниками, то увидим, что они уже питаются твердыми телами. Таким образом, лучники должны были иметь все структуры, которые позволили бы этому произойти, и все, что им нужно было сделать, это видоизменить их, чтобы уметь стрелять. Так вот что такое эта коопция - это действительно нюанс, говорящий о том, что необходимые части уже были там, и все, что они сделали, это модифицировали несколько вещей, чтобы это произошло."
Соавторами Жирара и Смита по новой статье являются М. П. Дэвис из Государственного университета Сент-Клауда; Х. Х. Тан из Национального университета Сингапура; Д. Дж. Среда Университета Чарльза Дарвина; П. Чакрабарти из Университета штата Луизиана; В. Б. Лудт из Музея естественной истории округа Лос-Анджелес; и А. П. Саммерс из Лабораторий Фрайдей-Харбор Вашингтонского университета.