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2.1: Peixe-esquilo - Biologia

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As espécies de peixes Holocentrus adscensionis, também conhecido comumente como esquilo ou peixe-soldado, é encontrado na família Holocentridae. Existem cerca de 70 espécies diferentes de esquilos de recife tropical. Esquilos são encontrados distribuídos nas águas tropicais quentes do Oceano Atlântico ao redor do Caribe, Bahamas, Flórida, Bermudas, Turks e Caicos e Golfo do México, onde normalmente permanecem em profundidades de 1,2 a 12 metros, onde as águas ainda são quentes mas pode atingir cerca de 250 metros de profundidade.

O esquilo tem todas as cinco barbatanas, uma barbatana peitoral transparente, barbatana ventral, anal e barbatanas dorsal e caudal alongadas. Eles também têm espinhos de barbatana ao longo de sua espinha com linhas brancas listradas horizontais ao longo das costas abaixo deles. Em algumas espécies de esquilos, eles têm espinhos nas guelras que são venenosos, que usam para autoproteção. Quando os esquilos são jovens, eles têm mais iridóforos, células que refletem a luz, o que lhes dá um brilho prateado. Quando eles fazem a transição para adultos, é quando os pigmentos vermelhos dos cromatóforos são mais proeminentes, distinguindo os jovens dos adultos. A cor laranja avermelhada os ajuda a se misturarem com os corais em que dormem durante o dia. A lista vermelha da IUNC classificou o esquilo globalmente como uma espécie de menor preocupação quando foram avaliados em janeiro de 2013, mas o aquecimento global pode ter mudado essa tendência, pois os corais estão sendo branqueados devido ao estresse causado pelo aquecimento das águas do oceano.

Esquilos são peixes carnívoros noturnos que se escondem nas fendas dos recifes de coral durante o dia para evitar a predação. À noite, eles nadam pelos recifes através de tapetes de ervas marinhas, caçando meroplâncton, larvas e pequenos crustáceos com alguns peixes pequenos ocasionais. Quando jovens, esses peixes tendem a se agrupar, o que ajuda na proteção e na caça, enquanto os adultos preferem estabelecer seu próprio território e ficar sozinhos. Eles também são capazes de se comunicarem intraespecificamente, produzindo sons com suas bexigas natatórias. Eles emitem esses sons por meio de vibrações para alertar os predadores ou definir seu território.


Os peixes stickleback fornecem um roteiro genético para uma evolução rápida

Três sticklebacks de três pinheiros, cada um com cerca de 5 centímetros de comprimento, que foram capturados de um lago do Alasca em 2010 como parte de um estudo de três décadas de sua evolução de peixes marinhos para peixes de água doce. Crédito: Michael Bell

O que acontece quando você joga um peixe do oceano em um lago de água doce?

Esse experimento foi realizado naturalmente dezenas de milhares de vezes ao longo de milhões de anos como esgana-gatas de três pinheiros - que, como o salmão, sobem os rios para desovar - ficaram presos em lagos e tiveram que evoluir como habitantes permanentes de água doce.

Michael Bell, atualmente pesquisador associado do Museu de Paleontologia da Universidade da Califórnia na UC Berkeley, encontrou um experimento natural em 1990 no Alasca e, desde então, tem estudado as mudanças físicas que esses peixes sofrem à medida que evoluem e a base genética para estas alterações. Ele até criou seus próprios experimentos, semeando três lagos do Alasca com sticklebacks oceânicos em 2009, 2011 e 2019, a fim de rastrear sua evolução de peixes oceânicos para peixes de lago de água doce. Este processo parece ocorrer dentro de décadas - muito diferente da evolução lenta que Charles Darwin imaginou - fornecendo aos cientistas uma oportunidade única de realmente observar a adaptação dos vertebrados na natureza.

O desfecho desses 31 anos de pesquisa é um estudo, publicado sexta-feira, 18 de junho, na revista científica Avanços da Ciência, que detalha as mudanças genômicas que impulsionam a rápida evolução dos sticklebacks. O estudo, liderado por Bell, Krishna Veeramah da Stony Brook University e David Kingsley da Stanford University, lança luz sobre as mudanças genéticas que podem estar subjacentes à resposta evolutiva à seleção natural em outras espécies.

"Nosso trabalho identifica variantes genéticas específicas - sequências de DNA - que ocorrem em baixa frequência em populações marinhas do peixe esgana-gata de três espinhos e são favorecidas pela seleção natural quando colonizam água doce, o que fizeram inúmeras vezes nos últimos 10 milhões de anos, pelo menos ", Disse Bell.

Bell e seus colegas coletaram sticklebacks de três pinheiros (Gasterosteus aculeatus) de três dos lagos do Alasca a cada ano e realizaram o sequenciamento do genoma completo para rastrear como seu DNA evoluiu durante a adaptação à água doce. Eles encontraram centenas de mudanças genômicas subjacentes que formam a base de sua rápida adaptação.

"Nós ilustramos que as características genômicas que foram identificadas como importantes para a evolução rápida do stickleback podem realmente ser usadas para prever a localização genômica de onde a seleção natural ocorreu em outras espécies na árvore da vida, como os tentilhões de Darwin", disse Veeramah. "Isso mostra que os mecanismos genômicos que governam a evolução do stickleback de água doce são a base da adaptação nas espécies em geral."

"Genes mais velhos são maiores do que os mais jovens, e os genes maiores e mais velhos tendem a evoluir mais rápido do que os mais jovens, menores", disse Bell, que ensinou e conduziu pesquisas na Stony Brook University por 40 anos antes de se aposentar na Califórnia. "Identificamos tendências semelhantes em outras espécies."

Embora a previsibilidade da evolução não seja uma ciência exata, os autores acreditam que sua compreensão de como o stickleback coloniza a água doce fornece informações importantes sobre a genômica por trás da evolução dos vertebrados e fornece informações sobre como a evolução pode ocorrer em toda a espécie no futuro.

Bell é apaixonado por esgana-gatas desde o verão após seu primeiro ano na UC San Diego, quando coletou fósseis de esgana-gatas em Nevada. Ele escreveu seu doutorado na UCLA. tese sobre a evolução do peixe e desde então vem estudando fósseis e esgana-gatas vivos. Foi uma viagem para Cook's Inlet, no Alasca, em 1990, que deu origem ao artigo atual.

"Eu tropecei na população de 35 anos no Lago Loberg durante a amostragem para outro estudo em 1990. Foi um acidente, mas eu reconheci que uma evolução rápida deve estar ocorrendo, então eu acompanhei no ano seguinte e todos os anos depois disso", ele disse. "Em certo sentido, este (projeto de pesquisa) é meu bebê e um artigo de genômica evolucionária único."


Os celacantos podem viver quase um século, cinco vezes mais do que os pesquisadores esperavam

Escamas de celacanto adulto. Crédito: Laurent Ballesta

Antes considerados extintos, os celacantos de nadadeiras lobadas são peixes enormes que vivem nas profundezas do oceano. Agora, pesquisadores relatando na revista Biologia Atual em 17 de junho, há evidências de que, além de seu tamanho impressionante, os celacantos também podem viver por um tempo impressionantemente longo - talvez quase um século.

Os pesquisadores descobriram que seu espécime mais velho tinha 84 anos. Eles também relatam que os celacantos vivem muito lentamente de outras maneiras, atingindo a maturidade por volta dos 55 anos e gestando seus descendentes por cinco anos.

"Nossa descoberta mais importante é que a idade do celacanto foi subestimada por um fator de cinco", disse Kélig Mahé do Canal IFREMER e da Unidade de Pesquisa Pesqueira do Mar do Norte em Boulogne-sur-mer, França. "Nossa nova estimativa de idade nos permitiu reavaliar o crescimento corporal do celacanto, que por acaso é um dos mais lentos entre os peixes marinhos de tamanho semelhante, bem como outras características da história de vida, mostrando que a história de vida do celacanto é na verdade uma das o mais lento de todos os peixes. "

Estudos anteriores tentaram envelhecer os celacantos observando diretamente os anéis de crescimento nas escamas de uma pequena amostra de 12 espécimes. Esses estudos levaram à noção de que os peixes não viviam mais de 20 anos. Se fosse esse o caso, faria com que os celacantos estivessem entre os peixes de crescimento mais rápido devido ao seu grande tamanho. Isso pareceu surpreendente, considerando que outras características biológicas e ecológicas conhecidas do celacanto, incluindo metabolismo lento e baixa fecundidade, eram mais típicas de peixes com histórias de vida lentas e crescimento lento como a maioria das outras espécies de águas profundas.

No novo estudo, Mahé, junto com os co-autores Bruno Ernande e Marc Herbin, aproveitou o fato de que o Museu Nacional de História Natural da França (Muséum National d'Histoire Naturelle de Paris, MNHN) possui uma das maiores coleções de celacantos no mundo, desde embriões no útero até indivíduos de quase dois metros. Eles foram capazes de examinar 27 espécimes ao todo. Eles também usaram novos métodos, incluindo microscopia de luz polarizada e tecnologia de interpretação de escala dominada no Centro de Esclerocronologia do IFREMER, em Boulogne-sur-mer, França, para estimar a idade e o crescimento corporal dos indivíduos com mais precisão do que antes.

Enquanto estudos anteriores se baseavam em estruturas calcificadas mais facilmente visíveis, chamadas de macro-circuli, para envelhecer os celacantos, da mesma forma que a contagem de anéis de crescimento pode envelhecer uma árvore, as novas abordagens permitiram que os pesquisadores detectassem circulos muito menores e quase imperceptíveis nas escamas. Suas descobertas sugerem que os celacantos na verdade são cerca de cinco vezes mais velhos do que se pensava anteriormente.

Embrião de celacanto com saco vitelino da coleção MNHN. Crédito: MNHN

“Demonstramos que essas circulações eram, na verdade, marcas de crescimento anual, ao passo que as macrocirculações observadas anteriormente não eram”, diz Mahé. "Isso significava que a longevidade máxima do celacanto era cinco vezes maior do que se pensava anteriormente, portanto, cerca de um século."

O estudo de dois embriões mostrou que ambos tinham cerca de cinco anos. Usando um modelo de crescimento para calcular a duração da gestação com base no tamanho da prole ao nascer, os pesquisadores obtiveram a mesma resposta. Eles agora pensam que a prole do celacanto cresce e se desenvolve por cinco anos dentro de suas mães antes do nascimento.

"O celacanto parece ter uma das, senão a mais lenta, história de vida entre os peixes marinhos, e próxima à dos tubarões e valentões do fundo do mar", diz Mahé.

Os pesquisadores dizem que suas descobertas têm implicações para a conservação e o futuro do celacanto. Eles observam que o celacanto africano é avaliado como criticamente ameaçado de extinção na Lista Vermelha de Espécies Ameaçadas da IUCN.

“Espécies de vida longa caracterizadas por uma história de vida lenta e fecundidade relativamente baixa são conhecidas por serem extremamente vulneráveis ​​a perturbações de natureza natural ou antrópica devido à sua taxa de substituição muito baixa”, disse Mahé. "Nossos resultados, portanto, sugerem que ele pode estar ainda mais ameaçado do que o esperado devido à sua história de vida peculiar. Consequentemente, essas novas informações sobre a biologia e a história de vida dos celacantos são essenciais para a conservação e o manejo dessa espécie."

Em estudos futuros, eles planejam realizar análises microquímicas em escalas de celacanto para descobrir se o crescimento de um celacanto está relacionado à temperatura. A resposta fornecerá alguns insights sobre os efeitos do aquecimento global sobre essa espécie vulnerável.


Quando suas veias se enchem de gelo

A maioria dos animais odeia o frio. Quando chega o inverno, muitas espécies se enterram no subsolo para hibernar ou migrar para latitudes mais baixas, onde as condições são mais quentes.

Mas algumas criaturas estranhas fazem o oposto. Eles realmente abraçam as condições de congelamento.

Ainda estamos desvendando os mistérios desses incríveis animais que congelam. Para uma espécie em particular, fazer isso pode ser significativo. Vários cientistas estão tentando descobrir como o esquilo terrestre do Ártico (Espermófilo parryii) tornou-se o único mamífero conhecido de sangue quente capaz de tolerar temperaturas corporais abaixo de zero. Resolver o mistério pode ser a chave para congelar órgãos humanos para transplante sem danificá-los.

Pode até fornecer um impulso para o campo controverso da criônica, em que cadáveres humanos são congelados na esperança de que possam voltar à vida com futuros avanços médicos.

As temperaturas abaixo de zero são um problema para todos os seres vivos porque a água se expande à medida que congela e se transforma em gelo. "Quando a água nas células de um animal congela, os cristais de gelo que se formam se expandem e rompem fisicamente a célula, causando a morte", explica David Denlinger, entomologista da Ohio State University em Columbus. Para sobreviver a baixas temperaturas, os animais devem encontrar uma maneira de evitar a formação de gelo dentro de suas células.

Os crioprotetores, assim como o anticongelante que você coloca no radiador do carro, evitam a formação de gelo, reduzindo o ponto de congelamento da água

A espécie tolerante ao congelamento mais famosa é provavelmente a rã-da-madeira (Rana sylvatica), que pode sobreviver a temperaturas subárticas por semanas a fio.

"Organismos tolerantes ao congelamento usam vários" truques "para limitar os danos que ocorrem quando o gelo se forma dentro dos tecidos", explica Jon Costanzo, do Laboratório de Criologia Ecofisiológica da Universidade de Miami em Ohio. "Nossa equipe foi a primeira a examinar a tolerância extrema ao congelamento em rãs da madeira que vivem no subártico Alasca", diz ele. & ldquoAquelas rãs sobreviveram congelando até -14C! & rdquo

As rãs são capazes de lidar com temperaturas de congelamento produzindo substâncias que impedem a formação de cristais de gelo dentro de suas células.

Os crioprotetores, assim como o anticongelante que você coloca no radiador do carro, evitam a formação de gelo, reduzindo o ponto de congelamento da água.

“Os crioprotetores agem diminuindo o ponto de congelamento do corpo, evitando o congelamento da água em temperaturas bem abaixo de 0 ° C”, explica Denlinger. Quando um produto químico crioprotetor se dissolve na água, ele forma ligações fortes com as moléculas de água. As moléculas de água que estão ligadas ao crioprotetor não podem mais se ligar a outras moléculas de água para formar gelo, o que significa que a água pode ser resfriada a temperaturas abaixo de zero sem congelamento.

As rãs da madeira produzem uréia, glicose e glicogênio para atuar como crioprotetores em resposta a temperaturas abaixo de zero, e os pesquisadores já identificaram genes induzidos por congelamento que são responsáveis ​​pelo transporte de glicose para as células.

O besouro de casca chata vermelha do Alasca pode super-resfriar seus fluidos corporais a -50 ° C

O congelamento de vertebrados e insetos também produz proteínas anticongelantes, que se ligam aos cristais de gelo e os impedem de crescer. Um composto, o glicolipídeo anticongelante (AFGL), é usado como defesa contra o congelamento em organismos que vão de plantas a besouros e, em 2014, os cientistas identificaram o mesmo glicolipídeo como um composto anticongelante na rã-da-madeira.

O mais impressionante entre os animais congelados são os invertebrados. Uma série de artrópodes, de baratas a lagartas, podem tolerar temperaturas congelantes por dias a fio.

Muitas dessas espécies usam crioprotetores e proteínas anticongelantes para proteger suas células, e Denlinger diz que os pontos de congelamento dos fluidos corporais (também chamados de pontos de super-resfriamento) com valores baixos de -25 ° C não são incomuns.

Um besouro verdadeiramente notável, o besouro de casca chata vermelha (Cucujus clavipes puniceus) do Alasca, pode super-resfriar seus fluidos corporais a -50 ° C. Mas há uma grande variação entre os indivíduos e alguns podem tolerar temperaturas corporais tão baixas quanto -100 ° C.

Ao se desidratarem, os mosquitos antárticos são capazes de sobreviver a temperaturas tão baixas quanto -20 ° C

Esses besouros super-super-resfriados têm níveis mais altos de proteínas anticongelantes e crioprotetores como o glicerol, que os ajudam a minimizar a formação de gelo mesmo em temperaturas extremas.

Mas essas adaptações notáveis ​​não explicam os feitos congelantes do esquilo terrestre. Os esquilos terrestres do Ártico não usam crioprotetores para proteger suas células, e nenhum composto anticongelante foi identificado em seu sangue.

"Os mamíferos não inundam seus corpos com crioprotetores", diz Brian Barnes, do Instituto de Biologia do Ártico da Universidade do Alasca Fairbanks, que estuda a hibernação do esquilo terrestre do Ártico há mais de duas décadas. Outra coisa está acontecendo dentro dos esquilos e corpos.

O midge da Antártica (Belgica Antarctica) surgiu com uma solução alternativa para lidar com temperaturas de congelamento. & ldquoO midge da Antártica não produz crioprotetores nem proteínas anticongelantes & rdquo, diz Denlinger. & ldquo Em vez disso, ele simplesmente se livra de sua água corporal. & rdquo

Se não houver água, não pode haver gelo

A maioria dos insetos pode sobreviver perdendo 20-30% de sua água, mas o mosquito antártico pode perder até 70% e ainda sobreviver, diz ele. Ao se desidratarem, os mosquitos antárticos são capazes de sobreviver a temperaturas tão baixas quanto -20 ° C.

Enquanto congelados, seu metabolismo para e eles parecem sem vida. & ldquoQuando ele perde tanta água, não parece estar vivo & rdquo diz Denlinger & ldquobut quando você adiciona água, ele rapidamente fica totalmente hidratado novamente e segue seu caminho alegre. & rdquo

& ldquoO mosquito tem a capacidade de desidratação crioprotetora ", diz Shin Goto, que estuda fisiologia animal na Universidade da cidade de Osaka, no Japão. Ele explica que, quando seu habitat congela, o gelo circundante retira água dos corpos altamente permeáveis ​​dos mosquitos e impede qualquer gelo de se formando dentro de seus tecidos delicados.

A desidratação é uma forma eficaz de prevenir a formação de gelo e se não houver água, pode não haver gelo. Mas nenhum mamífero pode sobreviver a uma desidratação tão extrema. A desidratação crioprotetora definitivamente não explica o mistério do esquilo terrestre da Antártida e uma acrobacia super-legal.

A prevenção não é a única maneira de lidar com o gelo. Outro truque usado por sapos de madeira e outros animais tolerantes ao congelamento é produzir substâncias conhecidas como agentes de nucleação de gelo, que estimulam ativamente a formação de gelo.

Embora seja um contra-senso, os compostos de nucleação de gelo produzidos no lugar certo garantem que o gelo se forme entre as células, não dentro delas. Este "gelo extracelular" é menos prejudicial porque seus cristais afiados são mantidos longe de máquinas delicadas dentro da célula.

Esses animais congelados desenvolveram adaptações para sobreviver à falta de oxigênio

Um nucleador de gelo pode ser quase tudo: um grão de poeira ou mesmo uma célula bacteriana. Dentro dos organismos tolerantes ao congelamento, acredita-se que sejam proteínas ou gorduras, embora os cientistas ainda não tenham isolado esses nucleadores de gelo naturais em laboratório.

"Nucleadores de gelo são mímicos moleculares do gelo", diz Barnes. Eles têm uma estrutura semelhante aos cristais de gelo, o que os permite atuar como uma semente para iniciar o processo de formação dos cristais de gelo. O sangue da rã-da-madeira contém proteínas de nucleação de gelo, e os nucleadores de gelo foram identificados em insetos, moluscos e até em plantas.

Quando congelados, os sapos da madeira e outros vertebrados tolerantes ao congelamento são forçados a desligar seus sistemas e não têm batimento cardíaco ou respiração. Assim, além de se adaptarem a ter gelo dentro de seus corpos, esses animais congelados desenvolveram adaptações para sobreviver à falta de oxigênio, conhecida como anoxia.

Tartaruga pintada (Chrysemys picta marginata) Os filhotes produzem antioxidantes e proteínas que ligam o ferro - parte do corpo e a resposta usual à falta de oxigênio e ndash em reação às temperaturas de congelamento. Um estudo publicado em 2015 confirmou um mecanismo de defesa semelhante à anóxia em mosquitos antárticos desidratados, cujas larvas aumentam a expressão de antioxidantes quando congeladas.

O esquilo terrestre do Ártico pode sobreviver a temperaturas corporais de -3 ° C, mas não congelam

Mas, assim como a desidratação crioprotetora, a nucleação do gelo não é uma estratégia que funcionaria para os esquilos terrestres. Embora invertebrados como a micose da Antártica e animais de sangue frio como a rã-da-floresta tenham evoluído para tolerar algum congelamento dentro de seus corpos, isso simplesmente não é uma possibilidade para os mamíferos.

Na verdade, é a própria ausência de nucleadores de gelo que acaba sendo a chave para as habilidades únicas do esquilo.

"Os esquilos terrestres árticos limpam seus corpos de seriam nucleadores de gelo antes de entrar em hibernação", diz Barnes. Embora o mecanismo exato permaneça um mistério, a pesquisa de Barnes & rsquo sugere que os esquilos terrestres podem conseguir isso produzindo agentes mascaradores, que neutralizam os nucleadores de gelo antes que o gelo tenha a chance de se formar ao redor deles.

& ldquoO esquilo terrestre do Ártico pode sobreviver a temperaturas corporais de -3 ° C, mas não congelam & rdquo, explica ele. & ldquo Em vez disso, os fluidos corporais dentro do esquilo terrestre ártico entram em um estado & lsquosuper-resfriado & rsquo & rdquo.

Sem nenhum nucleador eficaz para iniciar os cristais de gelo, a água no sangue do esquilo simplesmente pode congelar.

Qualquer que seja a estratégia para tolerar temperaturas corporais abaixo de zero, a tensão desse feito fisiológico é evidente. A maioria das espécies tolerantes ao congelamento só consegue realizar o truque uma vez por ano. Quando testados na primavera, os sapos da floresta só foram capazes de tolerar temperaturas abaixo de -5ºC, ainda impressionantes, mas nada em comparação com seus feitos outonais.

“Não entendemos completamente por que a tolerância ao congelamento é reduzida tão abruptamente na primavera, mas uma capacidade limitada de produção de crioprotetores provavelmente está em questão”, explica Costanzo. & ldquoAmbos os principais crioprotetores, glicose e ureia, estão em níveis mais baixos nas rãs da primavera & rdquo & ndash e essas rãs da primavera também sofrem mais danos pelo gelo quando congeladas artificialmente.

A compreensão desses processos pode nos ajudar a desenvolver novas técnicas para congelar órgãos humanos para armazenamento antes do transplante

Este pode ser um problema comum. Um estudo descobriu que quatro espécies de rãs tolerantes ao congelamento mostraram a mesma perda de tolerância ao congelamento na primavera, associada a uma capacidade reduzida de produzir crioprotetores.

Na verdade, a maioria das espécies tolerantes ao congelamento se beneficiam de pelo menos um curto período de aclimatação ao congelamento que se aproxima. Quedas repentinas de temperatura podem ser más notícias, mesmo para as espécies mais resistentes.

A mariposa tigre Isabella (Pyrrharctia isabella) vive no Ártico e produz lagartas que podem sobreviver a temperaturas do ar de até -20 ° C e super-resfriar seus fluidos corporais até -10 ° C. Para essas lagartas, 12 semanas de aclimatação reduziram o ponto de congelamento de seus fluidos corporais em quase 2ºC. Isso lhes deu tempo para se adaptar fisiologicamente, produzindo glicerol, prolina e aminoácidos para atuar como crioprotetores.

O esquilo terrestre do Ártico também é muito melhor para lidar com o frio durante os meses de inverno. “Amostras de sangue de animais em hibernação podem super-resfriar a níveis muito mais baixos do que amostras de sangue de animais no verão”, diz Barnes, embora o mecanismo exato permaneça um mistério.

Ele suspeita que pode estar relacionado a mudanças sazonais em maior escala nos esquilos. & ldquoNós estamos estudando atualmente como eles cronometram seus ciclos anuais de hibernação. & rdquo Ele diz que eles são determinados por um & ldquocalendar & rdquo interno no cérebro, que define o tempo das mudanças fisiológicas que os adaptam para os meses de inverno.

Em todo o reino animal, criaturas que vivem nas partes mais frias do mundo desenvolveram adaptações para lidar com as condições de congelamento. A compreensão desses processos pode nos ajudar a desenvolver novas técnicas para congelar órgãos humanos para armazenamento antes do transplante. Além do mais, aprender como os animais congelam pode ser a chave para tornar a criopreservação humana uma realidade.

Se quisermos criopreservar células humanas com sucesso, precisamos entender como organismos de sangue quente, como o esquilo, lidam com

Atualmente, os órgãos para transplante são resfriados, mas não congelados. Isso significa que eles são viáveis ​​por apenas algumas horas e, portanto, um órgão que poderia salvar a vida de alguém pode sempre chegar ao paciente a tempo. Aumentar a viabilidade dos órgãos transplantados congelando-os pode revolucionar o transplante de órgãos e animais tolerantes ao frio, como o esquilo terrestre do Ártico, podem conter os segredos para tornar isso possível.

Na verdade, a pesquisa sobre tolerância ao congelamento já está produzindo resultados.

Proteínas anticongelantes identificadas em peixes e insetos são um alvo óbvio para melhorar as técnicas de criopreservação e, em 2005, uma equipe de pesquisadores da Universidade da Califórnia, Berkeley e Sheba Medical Center em Israel, usou com sucesso proteínas anticongelantes isoladas de peixes da Antártica para congelar e preservar ratos corações por 21 horas. Esses corações foram então transplantados com sucesso para ratos receptores, onde continuaram a bater por pelo menos 24 horas.

As empresas de preservação de tecidos estão investigando se as proteínas anticongelantes de insetos, que são mais eficazes, poderiam atuar como crioprotetores potenciais para a preservação de órgãos humanos.

O que podemos aprender sobre o congelamento de humanos com insetos e sapos pode ser superado pelo que o esquilo ártico pode nos ensinar. Congelar um inseto ou anfíbio é uma coisa, mas se quisermos criopreservar células humanas com sucesso, precisamos entender como organismos de sangue quente, como o esquilo, lidam com temperaturas abaixo de zero.

Mesmo os animais mais impressionantes só conseguem lidar com temperaturas de até cerca de -50 ° C

Se pudéssemos identificar a técnica do esquilo terrestre para remover os nucleadores de gelo e aplicá-la aos humanos, poderíamos ser capazes de super-resfriar células e órgãos sem nem mesmo um único cristal de gelo se formando em seu interior.

Alguns também esperam que a tecnologia de congelamento possa um dia nos ajudar a preservar humanos inteiros. Na verdade, os métodos criônicos já estão começando a ser informados por nossa compreensão dos mecanismos de proteção usados ​​por animais tolerantes ao congelamento.

Por exemplo, algumas empresas de criônica desidratam corpos, substituindo o sangue por uma solução de crioprotetores, como glicerol e dimetilsulfóxido e, finalmente, congelando-os, na esperança de que isso não danifique os tecidos humanos ou evite a reanimação no futuro.

Mas mesmo os animais mais impressionantes só conseguem lidar com temperaturas abaixo de -50 ° C, nada perto das temperaturas de congelamento usadas na criopreservação de corpo inteiro.

Shin Goto vê potencial para pesquisa em crioprotetores de insetos e proteínas anticongelantes para melhorar a criopreservação de células, tecidos e órgãos humanos. Mas ele diz que duvida que algum dia seremos capazes de congelar e descongelar humanos inteiros. & ldquoUm humano é muito grande para congelar e descongelar & rdquo, diz ele.

David Denlinger concorda, dizendo que "acho isso bastante improvável, mas tenho esperança de congelamento e descongelamento de tecidos humanos". Ele acrescenta que a desidratação crioprotetora vista na crosta antártica tem "implicações quotrêmendas para o campo de armazenamento de órgãos".

Aprender como os animais congelam pode ser a chave para tornar a criopreservação humana uma realidade

"Se realmente entendêssemos como [o mosquito] faz isso, poderíamos possivelmente adotar tais mecanismos para armazenar tecidos e órgãos humanos", diz ele.

Três décadas de pesquisa em peixes, sapos e insetos tolerantes ao congelamento nos ensinaram muito sobre como sobreviver a temperaturas abaixo de zero. Mas muitos mistérios permanecem.

O esquilo terrestre ártico, o único mamífero a sobreviver a temperaturas corporais abaixo de zero por longos períodos de tempo, poderia oferecer nossa melhor chance de entrar com segurança no mundo da preservação de tecidos abaixo de zero. É quase possível que, um dia, um esquilo possa salvar sua vida.


Biologia de Finfish e Marisco

Eles simplesmente espalham seus ovos no ambiente e não possuem estruturas reprodutivas especializadas. Este grupo é dividido em duas categorias.

1. Criadores pelágicos

São conhecidos como pelagófilos. Eles desovam em águas abertas e essa estratégia é exibida por muitos peixes de cardume, como sardinhas, cavalas e atuns. Além dos peixes pelágicos, alguns dos peixes bentônicos demersais também liberam ovos pelágicos. Esses ovos pelágicos são flutuantes e de natureza planctônica. Os ovos contêm glóbulos de óleo e muito conteúdo de água para garantir a flutuação.

Mas esses criadores pelágicos têm algumas desvantagens.

2. Criadores bentônicos

Esses peixes depositam os ovos no substrato e os ovos são adesivos. Eles liberam seus ovos em áreas conhecidas e são desovadores em massa e não há comportamento de corte e também não se importam com ovos e filhotes. Eles colocam os ovos em cordas longas ou fios grossos. Os reprodutores bentônicos são amplamente classificados em 3 categorias.


Biologia e dinâmica populacional dos peixes-balão de água doce, Tetraodon lineatus (Linnaeus, 1758), do Rio Nilo, Aswan, Egito

Um baiacu de água doce Tetraodon lineatus no Egito, as informações disponíveis são limitadas. Um total de 350 espécimes foram coletados mensalmente no rio Nilo, Aswan (2019). As amostras tinham 13,5–38,5 cm de comprimento total com uma média de 22,16 ± 5,02 cm e um peso total de 61,7–1456 g com uma média de 339,86 ± 248,85 g. A relação peso-comprimento apresentou crescimento alométrico negativo, e as condições absolutas e relativas diminuíram de março a setembro, representando o período de desova. A proporção sexual de 1 homem para 1,28 mulheres apresentou predomínio do sexo feminino (56,23%) sobre o masculino (43,77%) ao longo do ano. Os machos dominaram as primeiras classes de comprimento de 14–19 cm. O índice gonadossomático (IGS) elevou-se de abril a agosto, com maior pico em junho, e a curva unimodal indicou desova uma vez por ano. O índice hepatossomático apresentou tendência inversa ao aumento do GSI. O comprimento na maturidade foi de 18,7 cm para machos e 18,2 cm para fêmeas. A vida útil do peixe foi determinada pela contagem dos anéis de crescimento da vértebra nº 3 foi de cinco anos para ambos os sexos com comprimentos médios de 14,5, 21,2, 26,3, 31,2 e 34,2 cm para 1ª, 2ª, 3ª, 4ª e 5ª, anos respectivamente. A faixa etária III foi a mais abundante, seguida pela faixa etária II. O comprimento assintótico foi de 46,29 cm, a condição foi de 0,242 ano -1, e to foi de −0,609 ano −1, o desempenho de crescimento foi de 2,71 e a longevidade foi de 11,78 anos. Nossos resultados estão entre os primeiros dados de biologia e dinâmica populacional do baiacu de água doce no Egito, e indicam uma taxa de crescimento satisfatória e capacidade de viver mais do que sua idade na maturidade. Esses dados podem ser utilizados como base para estudos científicos de fisiologia e toxicologia e úteis no gerenciamento posterior.


Cadeia alimentar no ecossistema (explicado com diagramas)

Para um ecossistema funcionar, deve haver um fluxo de energia dentro dele. Os organismos do ecossistema precisam de energia na forma de alimentos.

A fonte final dessa energia é o sol. Os produtores, como as plantas verdes, capturam a energia solar e a convertem na energia química dos alimentos. Quando um consumidor primário se alimenta do produtor, uma parte dessa energia é repassada a ele.

O consumidor principal é então comido por um consumidor secundário. E o consumidor secundário pode ser consumido por um consumidor terciário, e assim por diante. Desta forma, a energia é transferida de um consumidor para o próximo nível superior de consumidor. Uma série de organismos através dos quais a energia alimentar flui em um ecossistema é chamada de cadeia alimentar. Também pode ser definido como segue.

Uma cadeia alimentar em um ecossistema é uma série de organismos em que cada organismo se alimenta daquele que está abaixo dele na série.

In a forest ecosystem, grass is eaten by a deer, which in turn is eaten by a tiger. The grass, deer and tiger form a food chain (Figure 8.2). In this food chain, energy flows from the grass (producer) to the deer (primary consumer) to the tiger (secondary consumer).

A food chain in a grassland ecosystem may consist of grasses and other plants, grasshoppers, frogs, snakes and hawks (Figure 8.3).

In a freshwater aquatic ecosystem like a pond, the organisms in the food chain include algae, small animals, insects and their larvae, small fish, big fish and a fish-eating bird or animal (Figure 8.4).

A food chain always begins with producers. Herbivores (plant-eaters) come next in the chain. They are consumed by carnivores (flesh-eaters). A few food chains can be long and may extend to the fourth, fifth or even sixth order of consumers.


Centropomus undecimalis

Common Snook. Foto © George Burgess

These golden yellow fish have a very distinct black lateral line, sloping forehead, and protruding lower jaw. They are a very popular game fish that prefer near-shore vegetative habitats like river mouths and salt marshes, growing to over 40 inches long at times. These hermaphrodites change from male to female as they mature and their pelvic and caudal fins are noticeably more yellow during spawn.

Ordem & # 8211 Perciformes Family – Centropomidae Gênero & # 8211 Centropomus Espécies & # 8211 undecimalis

Nomes comuns

The English language common names for this species are common snook, linesiders, pike, sargeant fish, snook and thin snook. Other common names include chyk (Russian), alimindelig robalo (Danish), almindelig snook (Danish), bicudo (Portuguese), cambriacu (Portuguese), camburiacu (Portuguese), camorim (Portuguese), camorim-acu (Portuguese), camuri (Portuguese), camurim (Portuguese), camurim branco (Portuguese), camurim-acu (Portuguese), camuri-cabo-de-machado (Portuguese), camurim-preto (Portuguese), camurimpema (Portuguese), camuripeba (Portuguese), camuripema (Portuguese), cangoropeba (Portuguese), canjurupeba (Portuguese), esalho (Portuguese), falso-robalo-branco (Portuguese), rabalão, robalo (Portuguese), rabalo-bicudo (Portuguese), robalo-branco (Portuguese), robalo-camurim (Portuguese), robalo-de-galha (Portuguese), robalo-estoque (Portuguese), robalo-flecha (Portuguese), robalo-flexa (Portuguese), rolão (Portuguese), bima (Papiamento), sapat’i solda (Papiamento), snoekoe (Papiamento), binnensnoek (Dutch), snoek (Dutch), brochet (French), brochet de mer (French), crossie blanc (French), loubine (French), kamuli (Galibi), loubin gran lanmè (Creole, French), lubi (Palicur), pakiyau (Wayana), quéquere (Spanish), robalito (Spanish), róbalo (Spanish), robalo (Spanish), robalo blanco (Spanish), róbalo blanco (Spanish), róbalo común (Spanish), robalo (Swedish), signokou (Djuka), snoek (Sranan), snoekoe (Sranan), snook (German) and zuchwiak (Polish).

Importância para os Humanos

Common snook is a hugely popular recreational fish in the Gulf Coast due to its fighting ability and culinary value. The commercial harvest of common snook is prohibited throughout Texas and Florida (USA).

Estado de conservação

Common snook are commercially exploited throughout most of their range except in Texas and Florida were they support a large recreational fishery. The Florida state legislation declared common snook a gamefish in 1957 and prohibited its sale. There has been no legal commercial harvest of common snook in Florida since this piece of legislation was enacted. Common snook is also commercially protected in Texas. In January 1999, the Florida Fish and Wildlife Conservation Commission implemented a slot limit, which means fish can only be recreationally harvested between the sizes of 26 to 34 inches (66 to 86 cm) in order to protect the larger breeding females. Common snook fishing is closed between December 15 and January 31 statewide in Florida and a bag limit of 1 or 2 fish per person per day depending on the area is strictly enforced (FWC fishing regulations). The common snook is not listed on the IUCN Red list.

Distribuição geográfica

World distribution map for the snook

Common snook are the most widely distributed species within the Centropomus genus and have been reported as far north as New York (USA) and throughout the Gulf of Mexico. Common snook are abundant along the Atlantic coast of Florida from Cape Canaveral south through the Keys and Dry Tortugas, and north to Cedar Key on the gulf coast. Common snook occur infrequently along the coast of Texas to Galveston and then more or less continuously south to Rio de Janeiro, Brazil.

Habitat

Juvenile common snook are generally restricted to the protection of riverine and estuary environments. These environments offer shallow water and an overhanging vegetative shoreline. Juvenile common snook can survive in waters with lower oxygen levels than adults. Adult common snook inhabit many environments including mangrove forests, beaches, river mouths, nearshore reefs, salt marshes and sea grass meadows. Adult common snook appear to be less sensitive to cold water temperatures than larvae or small juveniles. The lower lethal limit of water temperature is 48.2°-57.2° F (9°-14° C) for juveniles and 42.8°-53.6° F (6°-12° C) for adults.

Biologia

Common snook. Photo courtesy National Park Service

Características distintas
Common snook have a slender body and a distinct lateral line. The dorsal fins are high and divided and the anal spines are relatively short. The common snook has a sloping forehead with a large mouth and a protruding lower jaw. Adult common snook can grow to over 47.24 inches (120 cm) in total length , which is larger than any other species in this family.

Coloração
Coloration of the common snook is golden yellow with a distinct black lateral line and pale yellow pelvic fins.

Dentição
The common snook lacks teeth on the maxillae. There is a band of fine teeth located on the premaillae and the dentaries. The palatine bone has a narrow band of teeth on it and the ectopterygoid bone located behind the palate may or may not have a tooth patch associated with it.

Size, Age & Growth
Common snook on the Atlantic coast of Florida commonly grow to larger sizes than common snook on the gulf coast of Florida. The largest observed sizes for females on the Atlantic and gulf coasts are 43.5 inches and 40.6 inches (110.5 and 103.2 cm) respectively. The world record for a common snook caught on hook and line is a 53-pound 10-ounce (24.28 kg) in Parismina Ranch, Costa Rica.

Theoretical longevity estimates from age and growth studies suggest that common snook can live to about twenty years old. On the Atlantic coast, the oldest sampled common snook was an eighteen-year-old female and the oldest male was fifteen. On the gulf coast, the oldest common snook sampled was a fifteen year old female and the oldest male was twelve.

Hábitos alimentares
Larval and small common snook eat mainly copepods and microcrustaceans. As common snook grow larger they eat fish, shrimp, crabs and zooplankton. This change in food habits occurs at around 1.8 inches (4.5 cm) standard length and continues throughout adulthood.

Common snook in an aquarium. Foto cedida pela NOAA

Reprodução
Common snook are protandric hermaphrodites, changing from male to female after maturation. This transition is identified by the presence of both male and female sex cells in the gonads and takes place when they grow to between 9.4-2.4 inches (24.0-82.4 cm) fork length which corresponds to 1-7 years of age. A study conducted in 2000, indicated that the sex ratios for common snook ages 0 – 2 are significantly skewed between the east and west coasts of Florida (USA) due to protrandry and differences in growth and mortality rates. The majority of small common snook are male and most large snook are female. Males reach sexual maturity during their first year at 5.9-7.9 inches (15.0-20.0 cm) fork length. Research shows that female gonads mature directly from the mature male gonads shortly after spawning. The probability that a common snook of a particular size will be a female increases with length or age.

Predadores
The common snook are preyed upon by dolphins, birds including osprey and heron, and larger fish.

Parasites
Three species of myxosporeans [Myxobolus centropomi (trophozoites in gill, psuedobranch and under scales), Ceratomyxa choleospora (trophozoites and spores in gallbladder, spores in fecal casts) and Fabespora sp. (spores released in feces)] have been found to parasitize common snook in Florida.

Taxonomia

Bloch first described Centropomus undecimalis in 1792 in Jamaica. Synonyms include Sciaena undecimalis Bloch 1792, Centropomus undecim-radiatus Lacèpéde 1802, Perca loubina Lacèpéde 1802, Sphyraena aureoviridis Lacèpéde 1803, Centropomus appedniculatus Poey 1860 and Centropomus argenteus Regan 1904. The genus name Centropomus is derived from the Greek word “kentron” meaning to sting and the Greek “poma, -atos” meaning cover, operculum.


Allopatric Speciation

A geographically continuous population has a gene pool that is relatively homogeneous. Gene flow, the movement of alleles across a species’ range, is relatively free because individuals can move and then mate with individuals in their new location. Thus, an allele’s frequency at one end of a distribution will be similar to the allele’s frequency at the other end. When populations become geographically discontinuous, it prevents alleles’ free-flow. When that separation lasts for a period of time, the two populations are able to evolve along different trajectories. Thus, their allele frequencies at numerous genetic loci gradually become increasingly different as new alleles independently arise by mutation in each population. Typically, environmental conditions, such as climate, resources, predators, and competitors for the two populations will differ causing natural selection to favor divergent adaptations in each group.

Isolation of populations leading to allopatric speciation can occur in a variety of ways: a river forming a new branch, erosion creating a new valley, a group of organisms traveling to a new location without the ability to return, or seeds floating over the ocean to an island. The nature of the geographic separation necessary to isolate populations depends entirely on the organism’s biology and its potential for dispersal. If two flying insect populations took up residence in separate nearby valleys, chances are, individuals from each population would fly back and forth continuing gene flow. However, if a new lake divided two rodent populations continued gene flow would be unlikely therefore, speciation would be more likely.

Biologists group allopatric processes into two categories: dispersal and vicariance. Dispersal is when a few members of a species move to a new geographical area, and vicariance is when a natural situation arises to physically divide organisms.

Figure 2. The northern spotted owl and the Mexican spotted owl inhabit geographically separate locations with different climates and ecosystems. The owl is an example of allopatric speciation. (credit “northern spotted owl”: modification of work by John and Karen Hollingsworth credit “Mexican spotted owl”: modification of work by Bill Radke)

Scientists have documented numerous cases of allopatric speciation taking place. For example, along the west coast of the United States, two separate spotted owl subspecies exist. The northern spotted owl has genetic and phenotypic differences from its close relative: the Mexican spotted owl, which lives in the south (Figure 2).

Additionally, scientists have found that the further the distance between two groups that once were the same species, the more likely it is that speciation will occur. This seems logical because as the distance increases, the various environmental factors would likely have less in common than locations in close proximity. Consider the two owls: in the north, the climate is cooler than in the south. The types of organisms in each ecosystem differ, as do their behaviors and habits. Also, the hunting habits and prey choices of the southern owls vary from the northern owls. These variances can lead to evolved differences in the owls, and speciation likely will occur.

Radiação adaptativa

Em alguns casos, a população de uma espécie se dispersa em uma área e cada uma encontra um nicho distinto ou habitat isolado. Over time, the varied demands of their new lifestyles lead to multiple speciation events originating from a single species. We call this adaptive radiation because many adaptations evolve from a single point of origin thus, causing the species to radiate into several new ones. Island archipelagos like the Hawaiian Islands provide an ideal context for adaptive radiation events because water surrounds each island which leads to geographical isolation for many organisms. A trepadeira de mel havaiana ilustra um exemplo de radiação adaptativa. From a single species, the founder species, numerous species have evolved, including the six in Figure 3.

Figure 3. The honeycreeper birds illustrate adaptive radiation. From one original species of bird, multiple others evolved, each with its own distinctive characteristics.

Notice the differences in the species’ beaks in Figure 3. Evolution in response to natural selection based on specific food sources in each new habitat led to evolution of a different beak suited to the specific food source. The seed-eating bird has a thicker, stronger beak which is suited to break hard nuts. The nectar-eating birds have long beaks to dip into flowers to reach the nectar. Os pássaros que se alimentam de insetos têm bicos como espadas, apropriados para esfaquear e empalar insetos. Darwin’s finches are another example of adaptive radiation in an archipelago.

Watch this video to see how scientists use evidence to understand how birds evolved.

Pode ocorrer divergência se não houver barreiras físicas para separar os indivíduos que continuam a viver e se reproduzir no mesmo habitat? A resposta é sim. We call the process of speciation within the same space sympatric. The prefix “sym” means same, so “sympatric” means “same homeland” in contrast to “allopatric” meaning “other homeland.” Scientists have proposed and studied many mechanisms.

One form of sympatric speciation can begin with a serious chromosomal error during cell division. In a normal cell division event chromosomes replicate, pair up, and then separate so that each new cell has the same number of chromosomes. However, sometimes the pairs separate and the end cell product has too many or too few individual chromosomes in a condition that we call aneuploidia (Figure 4).

Figure 4. Aneuploidy results when the gametes have too many or too few chromosomes due to nondisjunction during meiosis. In the example shown here, the resulting offspring will have 2n+1 or 2n−1 chromosomes

Pergunta Prática

In Figure 4, which is most likely to survive, offspring with 2n+1 chromosomes or offspring with 2n-1 chromosomes?

Polyploidy is a condition in which a cell or organism has an extra set, or sets, of chromosomes. Scientists have identified two main types of polyploidy that can lead to reproductive isolation of an individual in the polyploidy state. Reproductive isolation is the inability to interbreed. In some cases, a polyploid individual will have two or more complete sets of chromosomes from its own species in a condition that we call autopolyploidy (Figura 5). The prefix “auto-” means “self,” so the term means multiple chromosomes from one’s own species. A poliploidia resulta de um erro na meiose em que todos os cromossomos se movem em uma célula em vez de se separarem.

Figure 5. Autopolyploidy results when mitosis is not followed by cytokinesis.

Por exemplo, se uma espécie de planta com 2n = 6 produz gametas autopoliplóides que também são diplóides (2n = 6, quando deveriam ser n = 3), os gametas agora têm o dobro de cromossomos do que deveriam. These new gametes will be incompatible with the normal gametes that this plant species produces. However, they could either self-pollinate or reproduce with other autopolyploid plants with gametes having the same diploid number. Desta forma, a especiação simpátrica pode ocorrer rapidamente pela formação de descendentes com 4n that we call a tetraploid. Esses indivíduos seriam imediatamente capazes de se reproduzir apenas com aqueles dessa nova espécie e não com aqueles da espécie ancestral.

The other form of polyploidy occurs when individuals of two different species reproduce to form a viable offspring called an alopoliploide. The prefix “allo-” means “other” (recall from allopatric): therefore, an allopolyploid occurs when gametes from two different species combine. Figure 6 illustrates one possible way an allopolyploid can form. Observe como leva duas gerações, ou dois atos reprodutivos, antes que os resultados híbridos férteis viáveis.

Figure 6. Alloploidy results when two species mate to produce viable offspring. In the example shown, a normal gamete from one species fuses with a polyploidy gamete from another. Two matings are necessary to produce viable offspring.

As formas cultivadas de plantas de trigo, algodão e tabaco são todas alopoliploides. Although polyploidy occurs occasionally in animals, it takes place most commonly in plants. (Animals with any of the types of chromosomal aberrations that we describe here are unlikely to survive and produce normal offspring.) Scientists have discovered more than half of all plant species studied relate back to a species evolved through polyploidy. With such a high rate of polyploidy in plants, some scientists hypothesize that this mechanism takes place more as an adaptation than as an error.


Outdoor Annual

The Texas Parks and Wildlife Outdoor Annual includes regulations for recreational freshwater and saltwater fishing and hunting in Texas. While Texas Parks and Wildlife Department (TPWD) strives to provide accurate information in the Outdoor Annual, hunting and fishing regulations may change due to legislative or Texas Parks and Wildlife Commission actions. The Outdoor Annual Mobile App may automatically update to reflect published changes upon establishment of a data connection, but users should independently check the associated statutes and regulations to verify their accuracy. For commercial fishing regulations, see the "Commercial Fishing Guide". For more detailed information on game and fish regulations, contact the Texas Parks and Wildlife Law Enforcement offices, or the Texas Parks and Wildlife Department at 800-792-1112 or 512-389-4800 (Mon–Fri 8AM – 5PM).

TPWD receives funds from the USFWS. TPWD prohibits discrimination on the basis of race, color, religion, national origin, disability, age, and gender, pursuant to state and federal law. To request an accommodation or obtain information in an alternative format, please contact TPWD on a Text Telephone (TTY) at 512-389-8915 or by Relay Texas at 7-1-1 or 800-735-2989 or by email at [email protected] If you believe you have been discriminated against by TPWD, please contact TPWD, 4200 Smith School Road, Austin, TX 78744, or the U.S. Fish and Wildlife Service, Office for Diversity and Workforce Management, 5275 Leesburg Pike, Falls Church, VA 22041.


Resultados e discussão

Prior to starting the experiments, the focal fish swam around the tank and showed no unusual reactions to the covered mirror. Immediately after initial exposure to the mirror, seven of 10 fish responded aggressively to their reflection, attacking it and exhibiting mouth fighting (Fig 1 and S1 Video [45,46]), suggesting that the focal fish viewed the reflection as a conspecific rival. The frequency of mouth fighting was highest on day 1 and decreased rapidly thereafter, with zero occurrences by day 7 and almost no aggression throughout the remainder of the experimental period (Fig 1A cf. a similar decrease in aggression seen in chimpanzees and shown in Figure 2 of [1]). This initially high and subsequently decreasing aggression is consistent with phase (i) of the mark test as reported in other taxa.

As mouth fighting towards the mirror reflection decreased, the incidence of atypical behaviours (e.g., swimming upside-down, a highly unusual behaviour typically never observed in cleaner wrasse Table 1 and S2 and S3 Videos) significantly increased and was highest on days 3 to 5 (Fig 1A). On days 3 and 4, the estimated average frequency of these atypical behaviours across the seven individuals was extremely high—36 times per hour. Each of these atypical behaviours was of short duration (≤1 s), often consisting of rapid actions with sudden onset within 5 cm of the mirror, and could be loosely grouped into five types (Table 1). While it is possible to interpret these behaviours as a different form of aggression or social communication, they have not been recorded in any previous studies of social behaviour in this species [46] and were not likely to be part of a courtship display because all of the subject fish were females. Moreover, we did not observe these behaviours in our own control experiments when presenting a conspecific across a clear divide (Fig 1C), further demonstrating they were unlikely to be forms of social communication.

These atypical behaviours were individually specific, with each fish performing one or two types of behaviour (Table 1 Fisher’s exact probability test for count data with simulated P value based on 2,000 replicates of P = 0.0005). Crucially, these behaviours occurred only upon exposure to the mirror and were not observed in the absence of the mirror (i.e., before mirror presentation) or during conspecific controls. Almost all of the behaviours ceased by day 10 (Fig 1A) and were rarely observed thereafter. These behaviours were different from the previously documented contingency-testing behaviours of great apes, elephants, and magpies [1,4,7], but given the taxonomic distance between them, this could hardly be otherwise. While primates and elephants may perform more anthropomorphic behaviours such as changing facial expression or moving the hands, legs, or trunk in front of the mirror, wrasse and other fishes cannot perform behaviours that are so easily interpreted by a human observer. Nevertheless, behaviours such as upside-down swimming are indeed unusual for a healthy fish and could represent alternative indices of contingency that are within the behavioural repertoire of the study species. Moreover, the atypical movements observed in cleaner wrasse were consistent with behaviour previously interpreted as contingency testing in other species [1,4,5,7] in that these behaviours were atypical and idiosyncratic, repetitive, displayed only in front of the mirror, absent in the absence of a mirror, shown after a phase of initial social (here aggressive) behaviour, displayed over a short period of time, and distinct from aggressive behaviour. Although we reserve judgement as to whether these behaviours should unequivocally be interpreted as evidence that these fish are examining and perceiving the reflection as a representation of self, we nevertheless argue that on an objective basis, these behaviours fulfil the criteria as presented for contingency testing and are consistent with phase (ii) of MSR as presented for other taxa [1,4,5,7].

In phase (iii), species that pass the mark test increase the amount of time spent in front of the mirror in nonaggressive postures, apparently visually exploring their own bodies [1,4,5,7]. This interpretation is again rife with pitfalls because it requires an assessment of the intentionality of nonhuman animal behaviour. An agnostic approach is to simply measure the amount of time animals spend in postures that could reflect the body in the mirror [2], giving an upper measurement of the time in which animals could observe their reflection while making no inferences about the intentionality of the act. We observed an increase in the amount of time spent in nonaggressive postures while close to the mirror (distance of <5 cm), peaking on day 5 after mirror presentation and remaining consistently higher than days 1 to 4 (Wilcoxon sign-ranked test, T = 36, P = 0.008 Fig 1A). Although we did not observe directed viewing behaviour as seen in chimpanzees and elephants, this would in any case be difficult given challenges of assessing gaze direction in animals like fish (although see [45] for a recent technological solution). We therefore consider that in terms of time spent in postures that would facilitate viewing the mirror reflection, this behaviour was consistent with phase (iii) of MSR.

Species with MSR distinguish their own reflection from real animals viewed behind glass [e.g., 29]. When we exposed naïve cleaner wrasse to conspecifics behind glass, we observed fundamentally different responses towards their mirror image (S1 Text). Aggressive behaviour frequency towards real fish was generally low yet did not diminish appreciably during the 2-wk testing period (Fig 1C). Time spent within 5 cm of the glass in the presence of conspecifics was also higher than that in the presence of the mirror. Importantly, no atypical or idiosyncratic behaviour (that might be considered contingency testing) was exhibited towards conspecifics. These behaviours were only observed upon exposure to the mirror. Similar to many previous MSR studies [1,4,5,7], not all individuals we tested passed through every phase of the test. After the initial presentation of the mirror, three fish showed low levels of aggression and rarely performed atypical behaviours during period E1 (Fig 1B). Instead, these three individuals spent relatively longer periods in front of the mirror, as is typically observed during phase (iii), and we conclude these fish failed the test (but see S1 Text for an alternative explanation).

In the second part of the experiment, we used a modified standard mark test protocol to assess reactions to visible (pigmented) or sham (transparent) marks. We used subcutaneously injected elastomer (see Materials and methods) to apply a small amount of colour below the skin surface, a widely used procedure that has been repeatedly shown not to affect fish behaviour [51–54, Northwest Marine Technology]. Moreover, the combined use of coloured and transparent sham marks provided an internal control for the effects of application, including irritation or tactile sensations around the marking site. Nevertheless, the procedure certainly resulted in higher tactile stimulation than, e.g., paint marks on elephant skin, necessarily so because of the requirements of provisioning marks in the aquatic environment and on animals covered in a protective mucus coating. We must therefore consider recent studies showing that visual–somatosensory training induced self-directed behaviour in rhesus monkeys [10,11] that could not be achieved through visual stimuli alone. Our study differs in that we do not provide direct somatic stimulation during the mark test and that we observed no response during our sham-mark phases, which also used a subcutaneous injection. However, given the nature of the mark application, we cannot rule out that a combination of visual and tactile cues produces the behavioural responses we describe, and our test might therefore be considered more similar to the modified tactile–visual mark test than the original mark test.

Fish were marked at night while under anaesthesia, and they swam normally the next morning in the no-mirror condition. After the initial settlement period ‘E1’ (i.e., the initial 2 wk of phases i–iii), we evaluated behaviour during periods ‘E2’ (no mark), ‘E3’ (injection with transparent sham mark), ‘E4’ (injection with coloured mark with no mirror present), and ‘E5’ (coloured mark with mirror present) during a subsequent 2-wk period. The sham and coloured marks were applied on the right side of the head of two fish, on the left side of the head of two other fish, and under the throat in a further four fish these areas were only visible in the mirror. Each mark was in the form of a small brown mark with the intention of mimicking a natural ectoparasite in colour, size, and shape.

We first examined whether fish assumed postures in front of the mirror that would reflect the marked site by categorising all body postures performed within 5 cm of the mirror into three categories: postures exposing the right side of the head to the mirror, postures exposing the left side of the head, and frontal–vertical postures exposing the head, throat, and underside to the mirror. These postures would reflect the right face mark, the left face mark, and the throat mark, respectively. We predicted that if fish were attempting to observe the coloured marks on body parts reflected in the mirror, they would assume postures that facilitated this observation of the mark significantly more frequently during E5 (mirror, colour mark) than in E2 (mirror, no mark) or E3 (mirror, transparent sham mark). Two independent analyses of the videos were conducted (by MK and JA), as well as two further blind analyses by unrelated researchers of a subset (15%) of the videos the frequencies were highly correlated between the analyses (r = 0.988).


Assista o vídeo: Esquilo Indiano (Junho 2022).


Comentários:

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