小丑鱼白色条纹的生成速度与海葵宿主的关系研究

据外媒报道，《PNAS》的一项研究发现，小丑鱼身上独特的白色条纹以不同的速度形成取决于它们所宿主的海葵。研究指出：小丑鱼在变态过程中会生长出它们特有的白色条纹；白色条纹形成的速度不同，具体取决于小丑鱼所生活的海葵；

甲状腺激素对变态很重要，它控制着白条形成的速度；跟生活在华丽海葵中的小丑鱼相比，生活在巨型地毯海葵中的小丑鱼的甲状腺激素水平更高；生活在巨型地毯海葵中的小丑鱼显示出了duox的活性增加，duox是一种参与形成甲状腺激素的基因。

小丑鱼是一种极具魅力的珊瑚礁鱼，因电影《海底总动员》而出名，它们身上的白色条纹能让人们一眼就能认出来。这些条纹出现在小丑鱼从幼体到成体的蜕变过程中，但这些独特的图案是如何形成的却一直是个谜。

现在，一项新的研究发现，这些白色条纹形成的速度取决于小丑鱼所生活的海葵的种类。科学家们还发现，在变形中起关键作用的甲状腺激素通过一种名为duox的基因的活动变化决定了条纹形成的速度。

研究论文资深作者Vincent Laudet教授表示：“小丑鱼的变形是一个重要的过程。它改变了它们的外观和生存环境。小丑鱼的幼鱼离开海洋并定居在珊瑚礁里。了解海葵宿主的变化不仅可以帮助我们回答它们是如何适应这些不同环境这个问题，还可以帮助我们解答它们可能会受到其他环境压力的影响如气候变化。”

在这项于2021年5月24日发表在《PNAS》上的研究中，来自法国岛屿研究和环境观测站中心(CRIOBE)的一组研究人员首次在巴布亚新几内亚的金贝湾调查了小丑鱼Amphiprion percula。

那里的小丑鱼既可以生活在华丽的海葵(Heteractis magnifica)中也可以生活在毒性更大的巨型地毯海葵(Stichodactyla gigantea)中。

在研究期间，该团队做了一个有趣的观察--生活在巨型地毯海葵中的幼年小丑鱼比生活在华丽海葵中的小丑鱼更快地获得它们成年时的白色条纹。

论文第一作者Pauline Salis博士表示：“我们真正感兴趣的不仅仅是为什么条纹形成的速度更快或更慢取决于海葵，并且是什么导致了这些差异。”

在实验室里，研究小组研究了一种叫Amphiprion ocellaris的小丑鱼。它Amphiprion percula的近亲。他们专注于研究甲状腺激素，这是已知的触发青蛙变态的激素。

研究人员使用了不同剂量的甲状腺激素来处理小丑鱼幼鱼。研究小组报告称，甲状腺激素的剂量越高，小丑鱼出现白条的速度就越快。相反，当研究人员使用一种可以阻止甲状腺激素产生的药物时，条纹的形成被延迟了。

白色条纹是由色素细胞--虹膜细胞形成。研究小组发现，甲状腺激素通过激活这些虹膜基因来加速条纹的形成。

接下来，科学家们测试了这些观察结果是否适用于这个领域。当CRIOBE实验室回到金贝湾时，他们把这两种海葵中的幼年小丑鱼带回了法国的Salis博士那里。之后，Salis证实，来自巨型地毯海葵的小丑鱼的甲状腺激素水平比来自壮观海葵的小丑鱼要高得多。

为了深入了解导致甲状腺激素水平升高的原因，研究小组测量了小丑鱼基因组中大多数基因的活性。

Laudet教授表示：“最令人惊讶的是，在所有这些基因中，小丑鱼和两种海葵之间只有36个基因不同。而在这36个基因中，有一个叫duox，这给了我们一个真正的灵感。”

先前的研究表明，制造蛋白质双氧化酶的duox在甲状腺激素的形成中起着重要作用。跟美丽的海葵小丑鱼相比，来自巨型地毯海葵的小丑鱼体内的duox基因显示出更高水平的活性。

跟美国弗吉尼亚大学的David Parichy教授合作的进一步实验证实了duox对于虹膜色素细胞的发育是重要的。研究发现，当突变条纹鱼体内的duox基因失活后，虹膜色素细胞的发育就会延迟。

总体来说，这些数据表明，生活在巨型地毯海葵中的小丑鱼的duox活性增加，导致甲状腺激素水平更高，因此，随着虹膜色素细胞发育更快，白色条纹形成的速度也就更快。

然而这项研究也为科学家们提出了更多的问题，诸如像白色条纹形成速率变化的生态原因。

研究人员推测，这可能是因为巨型地毯海葵毒性更大，甲状腺激素水平随着压力的反应而上升。

“在OIST，我们开始探究一些可能的解释。我们怀疑，这些白条形成的变化只是冰山一角，还有许多其他的差异帮助小丑鱼适应两种不同的海葵宿主，”Laudet教授说道。