A törpe csikóhal mindössze egy centiméter hosszú, és a Csendes-óceán koralljain él. A legyező alakú, dudorokkal teli korallok mérgezőek, de a csikóhal biztonságosan az ágak köré hurkolhatja farkát, hogy táplálkozzon az elhaladó apróbb állatokból. A törpe csikóhal egyes fajai rózsaszínűek, míg mások sárgák, és mindegyikük tökéletesen illeszkedik ahhoz a korallfajhoz, amelyen él. A csikóhal testén is dudorok vannak, amelyek mérete és elhelyezkedése megegyezik a korallok dudorainak méretével és elhelyezkedésével. A törpe csikóhalnak még a pofája sem olyan, mint a többi csikóhalé: az ugyanis szintén egy koralldudorra hasonlít a megszokott megnyúlt lópofa helyett.

A mimikri mesterei

A korallok ilyen valósághű utánzásával a törpe csikóhal kiválóan elrejtőzhet a ragadozók elől. És mivel immunis a korallok mérgére is, hatékony védelmet nyer azzal, hogy közöttük él. (A korallok minden dudorában egy apró állatka, a korallpolip él, amely mérgező szigonyokkal öli meg zsákmányát.)

És ha ez nem lenne elég figyelemre méltó, a törpe csikóhalaknál a tipikus nemi szerepek is felcserélődnek. Miután egy csikóhalak párosodnak, a nőstény a megtermékenyített petéket a hím testébe helyezi, és a hímek, nem a nőstények hordják ki az embriókat. A hímek terhessége minden csikóhalnál jellemző, de a törpe csikóhalak ezt is a végletekig viszik. A tipikus hím csikóhal a farkán lévő zsákban hordozza a petéket, hasonlóan a kengurukhoz. A hím törpe csikóhalaknál viszont a zsák inkább egy méhhez hasonlít, és a testük mélyén, a vesék és a belek közelében növekszik. A hím egy speciális szervvel táplálja a kicsinyeket, amely a zsákban található, és úgy működik, mint az emlősök méhlepénye. Amikor a kis tengeri csikóhalak kikelnek, egy apró résen keresztül lépnek ki apjuk testéből, és elúsznak.

Hogyan alakult ki egy ilyen rendkívüli lény? A jobb megértés érdekében egy kínai és német kutatókból álló csapat most először szekvenálta a törpe csikóhal genomját.

– mondja Axel Meyer, a Konstanzi Egyetem evolúciós biológusa, a napokban a Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban megjelent új tanulmány egyik szerzője. Meyer és kollégái összehasonlították a törpe csikóhalak DNS-ét más csikóhalak és „tipikusabb” halak DNS-ével. A különböző fajok mutációit vizsgálva a kutatók becslése szerint a törpe csikóhalak fejlődése körülbelül 18 millió évvel ezelőtt vált külön nagyobb méretű társaikétól.

A törpe csikóhalaknál végbement mutációk egy része egy-egy bázis megváltoztatásához köthető a DNS-ükben. Ezek az apró módosítások finom változásokat okoztak bizonyos fehérjék alakjában, beleértve azokat is, amelyek a csikóhal idegrendszerében aktívak. Meyer és kollégái azt gyanítják, hogy ezek a változások megakadályozták, hogy a korallméreg kapcsolódjon a törpe csikóhalak idegsejtjeihez. Az állatok így immunissá váltak.

Az evolúció akkor is érdekes fordulatokat eredményezhet, amikor a régi gének új trükkökre tesznek szert. Az állati DNS több millió rövid szekvenciát tartalmaz, amelyeket a fehérjék megragadhatnak, hogy a közeli géneket bekapcsolják vagy kikapcsolják. Amikor ezek a genetikai kapcsolók mutálódnak, a gének új jelekre reagálva kapcsolódhatnak be. A törpe csikóhalak dudorai, amelyek nem hasonlítanak más csikóhalak dudoraihoz, úgy tűnik, hogy szintén így jöttek létre. Az új kutatás során a kutatók úgy találták, hogy a dudorok sejtjei olyan géneket használnak, amelyek általában az agyban, a szemekben, a vesékben és más szervekben aktívak.

Amikor a hiány előny

De a legfeltűnőbb, hogy mennyi DNS hiányzik a törpe csikóhalak genomjából. A DNS generációk során eltűnhet, ha a mutációk nyomán egyszerre több száz vagy ezer genetikai betűt metsződik ki.

További 635 génjükből annyi DNS-t veszítettek, hogy ezek már nem működnek, és 5135 gén elvesztette a közeli genetikai kapcsolóit, így nem kapcsolódnak be bizonyos jelekre reagálva, amelyek korábban aktiválták őket. A szakértők szerint ezek a veszteségek vezettek a törpe csikóhalak számos érdekes tulajdonságának kialakulásához.

Például valószínűleg nem véletlen, hogy az elvesztett gének és genetikai kapcsolók közül sok a sejtek növekedésében játszik szerepet, beleértve a csikóhalak pofájának növekedését is. A törpe csikóhalak fején található dudorok nem hasonlítanak a más csikóhalak dudorjaihoz. Valószínűleg az evolúció során azért alakultak így, mert a sejtjeik más testrészekben, például a vesékben és a szemekben aktív géneket vettek át. A kutatók szerint ezeknek a veszteségeknek az volt a hatása, hogy a törpe csikóhal fejének növekedése a fejlődés korai szakaszában megáll. Ennek eredményeként a lovakéra hasonlító megnyúlt arcforma helyett a fejükön dudorok alakultak ki.

Annak ellenére, hogy immunrendszerükből sok gén elveszett, a törpe csikóhalak nem tűnnek sebezhetőbbnek a betegségekkel szemben. Ez valószínűleg a koralloknak köszönhető, amelyek antibiotikumok és más molekulák egész arzenálját termelik meg. Ezek a vegyületek védik a korallokat – és hatással lehetnek a törpe csikóhalakra is.

Az immunrendszeri gének elvesztése új evolúciós utakat nyithatott meg a törpe csikóhalak előtt. Részben ez magyarázhatja a hímek radikális terhességét. Az embriók test mélyén való „tárolása” potenciálisan immunválaszt válthatna ki, amely során az immunrendszer megtámadja az idegenként azonosított szövetet. Az immunrendszeri gének elvesztése viszont lehetővé tette az apák számára, hogy tolerálják utódaikat.

Ahogy Cristian Cañestro, a Barcelonai Egyetem genetikusa, aki nem vett részt az új kutatásban, megjegyzi, az ilyesfajta a génvesztés minden leszármazási ágban elterjedt. Ugyanakkor, mondja, a törpe csikóhalak jól példázzák, hogy a gének elvesztése nem mindig hátráltatja az evolúciót. „Ez a gyönyörű kutatás világos példát kínál arra, hogy a génvesztés hogyan lehet előnyös, és hogyan vezethet evolúciós innovációhoz és alkalmazkodáshoz” – mondja a szakértő.

***

Bizonyos értelemben azonban a törpe csikóhalak evolúciósan sarokba szorultak: olyan sok gént vesztettek el, hogy már nem tudnak a koralloktól elszakadva túlélni. De a korallok veszélyben vannak, különösen az éghajlatváltozás okozta hőhullámok miatt. Ennek eredményeként egy törpe csikóhalak kritikus veszélyben vannak, és rövidesen más fajok is így járhatnak.

„A kutatás kegyetlen iróniát tár fel” – mondta Richard Smith, független tengerbiológus. „Pont azok a tulajdonságok, amelyek ezeket a csikóhalakat sikeressé tették, mint például tökéletes mimikrijük, apró méretük és speciális biológiájuk, most a legnagyobb sebezhetőséget jelentik számukra.”