Анатомические детали редкой электрической рыбы раскрыты с помощью передовой техники визуализации

Исследователи, поддержанные FAPESP, обновили описание вида неотропической электрической рыбы Tembeassu marauna (Ghost knifefish), обнаруженного в дикой природе лишь однажды. Исследование опубликовано в журнале PLOS ONE.

Анализ был основан на внешней анатомии и внутренних деталях, видимых благодаря высокоразрешающей компьютерной томографии (КТ). Эта передовая методика позволила изучить костные структуры рыбы без вскрытия.

Проблема изучения редких образцов

Единственные три известных экземпляра T. marauna хранятся в Зоологическом музее Университета Сан-Паулу (MZ-USP). Поскольку они уникальны, их нельзя препарировать или обрабатывать йодом для визуализации мягких тканей при КТ-сканировании, что затрудняло изучение вида.

Методология

Учёные изучили остеологию (костную структуру) 17-сантиметровых образцов с помощью рентгеновской микрокомпьютерной томографии (микроКТ). Их внутреннее строение сравнили с таковым у родственных рыб для уточнения классификации вида, ранее основанной лишь на внешней анатомии и обычных рентгеновских снимках. Работа проводилась в сотрудничестве с коллегами из Федерального университета штата Рио-де-Жанейро (UNIRIO) и Национального музея естественной истории (NMNH) Смитсоновского института (США).

Контекст: электрические рыбы

Цель группы — углубить знания об электрических рыбах. Известно более 250 видов, способных испускать и обнаруживать слабовольтные электрические разряды для навигации, поиска партнёров или оглушения добычи. Недавно эта же группа описала два новых вида электрического угря — единственных рыб, способных генерировать разряд, достаточно мощный для поимки жертвы.

История обнаружения

Три экземпляра T. marauna были собраны в реке Парана (Бразилия) в 1965 году во время строительства плотины и ГЭС Илья-Солтейра. Рыбы, по-видимому, обитали в основном русле — самой глубокой части реки, — и были пойманы только потому, что оказались в осушенном котловане.

Вид был формально описан в 1998 году Мауро Трикесом на основе внешней анатомии. Он отметил уникальную черту — «увеличенную, мясистую, боковую долю на подбородке». В 2005 году Рикардо Кампос-да-Паз описал около 15 дополнительных зубов на верхней губе, не связанных с предчелюстными костями.

Неразгаданные тайны

Функция дополнительных зубов и увеличенной доли на подбородке остаётся неясной. Зубы могут быть связаны со специфическим рационом или поведением, а доля — с приёмом электрических сигналов для коммуникации. Ответить на эти вопросы мешает отсутствие новых образцов: последующие экспедиции в район плотины не увенчались успехом.

Из-за единственного случая обнаружения и отсутствия новых экземпляров власти Бразилии классифицируют вид как «находящийся в критической опасности», а в Официальном национальном списке исчезающих видов он значится как «возможно вымерший».

Генетический анализ и современные методы

Проведение генетических тестов проблематично, так как образцы изначально были сохранены в формалине, который разрушает ДНК. Исследователи пытаются использовать устаревшие и дорогостоящие методы экстракции ДНК, которые иногда позволяют восстановить часть генетического кода.

В этих условиях микроКТ-сканирование оказалось наиболее подходящим методом. Анализ сверхвысокого разрешения позволил точнее классифицировать T. marauna в семействе Apteronotidae (Ножетелые/Призрачные ножетелки), входящем в отряд электрических рыб Gymnotiformes.

Филогенетический анализ подтвердил, что этот вид — единственный в роде Tembeassu и, возможно, наиболее близок в эволюционном плане к родам Megadontognathus и Apteronotus.

Значение исследования

Это исследование показывает, как передовые технологии помогают анализировать биологический материал из зоологических коллекций. Методика микроКТ позволяет проводить неинвазивное исследование редких образцов, внутреннюю анатомию которых иначе изучить не удалось бы. Получаемые изображения высокого разрешения и 3D-видео могут служить учебным материалом и использоваться для научной популяризации.