Deze rifvissen veranderen hun lichaam afhankelijk van waar ze opgroeien

Jonge rifvissen passen hun ontwikkeling verrassend snel aan hun leefomgeving aan. Specifieke schildklierhormonen spelen daarbij een belangrijke rol.

Schrijf je in voor de nieuwsbrief! Ook elke dag vers het laatste wetenschapsnieuws in je inbox? Of elke week? Schrijf je hier in voor de nieuwsbrief!

Dieren moeten zich kunnen aanpassen aan hun omgeving om te overleven. Soms gebeurt dat langzaam, over vele generaties. Maar aanpassing kan ook plaatsvinden binnen het leven van een dier. Onderzoekers van het Okinawa Institute of Science and Technology (OIST), het Franse CNRS en onderzoekscentrum CRIOBE laten nu zien hoe dat kan werken bij jonge rifvissen. De resultaten zijn te vinden in Science Advances.

Richting de kust

De wetenschappers onderzochten de vijfbandchirurgijnvis (Acanthurus triostegus). Deze vis begint zijn leven in de open oceaan. Als larve zwemt hij later richting de kust, waar hij zich vestigt in bijvoorbeeld mangroven, nabij kliffen of langs zandstranden. In die periode verandert het dier sterk: de larve groeit uit tot een jonge vis die is aangepast aan het leven op een rif.

Die overgang is zwaar. Volgens onderzoeker Vincent Laudet wordt ongeveer 90 procent van de jonge vissen tijdens de eerste dag op het rif opgegeten door roofdieren. De dieren die wel overleven verliezen in hun eerste week vaak ongeveer 20 procent van hun gewicht. “De overgang van de open oceaan naar een leefgebied aan de kust is ingrijpend en stressvol,” zegt Laudet. “Voor deze jonge vissen is het een echte uitdaging.”

De onderzoekers wilden weten hoe de omgeving invloed heeft op die ontwikkeling. Ze richtten zich daarbij vooral op de rol van schildklierhormonen. Die hormonen spelen bij veel dieren een belangrijke rol tijdens de groei en ontwikkeling van het lichaam. Ook kunnen ze invloed hebben op de manier waarop het lichaam energie gebruikt.

Duidelijke verschillen

Het team volgde jonge vissen tijdens de eerste acht dagen van hun ‘metamorfose’. Ze onderzochten zowel wilde vissen als vissen die onder gecontroleerde omstandigheden werden gehouden. Daarbij bekeken ze onder meer welke genen actief waren, hoeveel schildklierhormonen aanwezig waren en hoe de energiehuishouding van de dieren veranderde.

Al snel werden duidelijke verschillen zichtbaar. Vissen die in verschillende leefgebieden verbleven ontwikkelden zich namelijk niet op precies dezelfde manier. Vissen in mangroven groeiden bijvoorbeeld meestal langzamer en kregen een donkerdere kleur dan vissen uit andere gebieden.

Die verschillen waren niet alleen aan de buitenkant te zien. Ook binnen in het lichaam gebeurde iets anders: genen die betrokken zijn bij de productie en werking van schildklierhormonen waren, afhankelijk van de leefomgeving, meer of minder actief. Ook genen die te maken hebben met pigment en energiegebruik veranderden.

Andere stofwisseling

De onderzoekers zagen daarnaast een verandering in de manier waarop de vissen energie produceren. Tijdens hun overgang naar het kustgebied verschoof hun stofwisseling deels van een vorm die geschikt is voor langdurig zwemmen naar een vorm die sneller energie kan leveren.

Onderzoeker Marcela Herrera vergelijkt dat met sport. “Je kunt het zien als een overgang van duursport naar korte, intensieve inspanningen,” zegt ze. “Als deze vissen van de open oceaan naar de kust trekken verandert hun stofwisseling. Die hoeft niet langer langdurig zwemmen te ondersteunen, maar moet vooral de snelle veranderingen in hun lichaam mogelijk maken.”

Leestip: Kleine rifvissen zoeken soms bewust de beschutting van kokerwormen op

Om te testen hoeveel invloed het leefgebied zelf had plaatsten de onderzoekers jonge vissen tijdelijk in verschillende omgevingen rond het eiland Moorea in Frans-Polynesië. Ze vergeleken mangroven, rotsachtige stranden en zandstranden.

Ook daar bleek de omgeving veel uit te maken: de hoeveelheid schildklierhormonen in het lichaam verschilde per leefgebied. Hetzelfde gold voor de activiteit van genen die door deze hormonen worden beïnvloed. Daarnaast vonden de onderzoekers verschillen in de stofwisseling.

Belangrijke verbinding

Volgens de onderzoekers vormen schildklierhormonen zo een belangrijke verbinding tussen de omgeving en de ontwikkeling van een dier. Veranderingen in de leefomgeving kunnen invloed hebben op de hormonen, die vervolgens bepaalde genen aan- of uitzetten. Daardoor kunnen groei, kleur en stofwisseling worden aangepast.

Volgens Laudet helpt de studie daarmee een oude vraag binnen de biologie te beantwoorden. Wetenschappers weten al lange tijd dat zowel genen als de omgeving bepalen hoe een dier zich ontwikkelt. Minder duidelijk was hoe informatie uit de omgeving precies wordt doorgegeven aan het lichaam.

“Schildklierhormonen werken in feite als een ‘biologische brug’ tussen de omgeving en de ontwikkeling van de vis,” zegt Laudet. “Ze verwerken informatie uit de omgeving en helpen een dier zijn lichaam en stofwisseling aan de plaatselijke omstandigheden aan te passen.”

Dat is mogelijk ook belangrijk in een wereld waarin leefgebieden snel veranderen. De klimaatverandering kan de omstandigheden waarin dieren leven ingrijpend veranderen. Als dieren hun ontwikkeling deels aan hun omgeving kunnen aanpassen, kan dat helpen om met zulke veranderingen om te gaan. Het is echter nog niet duidelijk hoe groot die flexibiliteit is. De volgende vraag is hoeveel veranderingen hun lichaam aankan als een omgeving in hoog tempo blijft veranderen.

We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Ging de evolutie toch anders dan gedacht? Eerste landdieren waren nooit kikkervisjes en De allereerste dieren hadden geen seks en dat remde de evolutie miljoenen jaren lang af . Of lees dit artikel: Rood vlees was ooit cruciaal voor de evolutie van de mens, maar nu keert het zich tegen ons .

Schrijf je in voor de nieuwsbrief! Ook elke dag vers het laatste wetenschapsnieuws in je inbox? Of elke week? Schrijf je hier in voor de nieuwsbrief!