Морская минога ( Petromyzon marinus ) — паразитическая минога , обитающая в Северном полушарии. Иногда ее называют «рыбой-вампиром». В своих первоначальных местообитаниях морская минога коэволюционировала со своими хозяевами, и эти хозяева выработали определенную степень устойчивости к морским миногам.
Вероятно, он был завезен в район Великих озер через канал Эри в 1825 году и через канал Уэлланд в 1919 году, где он нападал на местных рыб, таких как озерная форель , озерный сиг , голавль и озерная сельдь . Морские миноги считаются вредителями в районе Великих озер , поскольку каждая особь может убить 40 фунтов рыбы за 12–18-месячный период питания.
Морская минога имеет угревидное тело без парных плавников . Ее рот без челюстей, круглый и похожий на присоску, и такой же широкий или шире головы; острые зубы расположены во многих концентрических круговых рядах вокруг острого, похожего на рашпиль языка. За глазом есть семь жаберных или жаберных отверстий. Морские миноги оливкового или коричнево-желтого цвета на спинной и боковой части тела, с некоторыми черными мраморными пятнами, с более светлой окраской на животе. В течение своей семилетней жизни взрослые особи могут достигать длины до 120 см (47 дюймов) и веса тела до 2,3 кг (5,1 фунта). [4] [5]
Этимология названия рода Petromyzon происходит от petro- «камень» и myzon «сосущий»; marinus в переводе с латыни означает «морской».
Вид встречается в северной и западной части Атлантического океана вдоль берегов Европы и Северной Америки, в западной части Средиземного моря , в Черном море и как инвазивный вид в Великих озерах . [1] Они были обнаружены на глубине до 4000 метров и могут переносить температуры от 1 до 20 °C (от 34 до 68 °F). [4]
В Северной Америке они являются аборигенами бассейна реки Коннектикут в Соединенных Штатах и инвазивны во внутренних Великих озерах и озере Шамплейн в Нью-Йорке и Вермонте . [6] Крупнейшие европейские популяции морских миног расположены в юго-западных районах Европы (северо-центральная Португалия, северо-северо-запад Испании и запад-юго-запад Франции). [7] Эти страны также поддерживают основные промыслы этого вида. [8]
Морские миноги являются анадромными ; из своих озерных или морских мест обитания они мигрируют вверх по рекам для нереста. Самки откладывают большое количество икры в гнезда, сделанные самцами в субстрате ручьев с умеренно сильным течением. Нерест сопровождается гибелью взрослых особей. Личинки зарываются в песок и илистое дно в тихой воде ниже по течению от мест нереста и фильтруют планктон и детрит. [1]
После нескольких лет в пресноводных местообитаниях личинки претерпевают метаморфоз, который позволяет молодым миногам, прошедшим метаморфоз, мигрировать в море или озера и начать взрослый гематофагический метод питания. [9] Некоторые особи начинают гематофагический метод питания в реке, прежде чем мигрировать в море, [10] где морские миноги охотятся на самых разных рыб. [11]
Минога использует свой рот, похожий на присоску, чтобы прикрепиться к коже рыбы и отрывает ткань острым, зондирующим языком и ороговевшими зубами. Жидкость, вырабатываемая во рту миноги, называемая лампредином , [12] предотвращает свертывание крови жертвы. Жертвы обычно умирают от чрезмерной потери крови или инфекции. После года питания гематофагами миноги возвращаются в реку, чтобы метать икру и умереть через полтора года после завершения метаморфоза. [13]
Миноги считаются деликатесом в некоторых частях Европы и сезонно доступны во Франции, Испании и Португалии. В Финляндии их подают маринованными. [14] В основном известные приготовлением вареной или жареной речной миноги , морская минога иногда ловится в реках Латвии вместе с речными миногами. [15]
Благодаря своему жизненному циклу, который переключается между пресной и соленой водой, морская минога приспособлена переносить широкий диапазон солености . Клеточные мембраны на поверхности жабр вносят основной вклад в ионорегуляцию . Изменения в составе мембраны влияют на движение различных ионов через мембрану, изменяя количество компонентов для изменения среды мембраны. В некоторых случаях морская минога приспособилась жить исключительно в пресной воде, о чем свидетельствует популяция в Великих озерах. [5]
По мере того, как личинки (называемые пескожками ) движутся к океанам, соотношение между насыщенными жирными кислотами (НЖК) и полиненасыщенными жирными кислотами (ПНЖК) в жабрах смещается в сторону более высоких количеств НЖК, поскольку они влияют на текучесть мембраны, а более высокие уровни НЖК приводят к снижению проницаемости по сравнению с ПНЖК. [16] Пестрожки миноги имеют относительно узкий диапазон толерантности к солености, но становятся более способными выдерживать более широкие диапазоны концентраций солености по мере достижения ими более поздних стадий жизни. Жесткая регуляция Na/K-АТФазы и общее снижение экспрессии Н-АТФазы помогают регулировать внутреннюю жидкость и баланс ионов миноги по мере ее перемещения в области с более высокой соленостью. [17]
Миноги также поддерживают кислотно-щелочной гомеостаз . При попадании в среду с более высоким уровнем кислот они способны выделять избыток кислот с большей скоростью, чем большинство других морских рыб, и за гораздо более короткое время, при этом большая часть переноса ионов происходит на поверхности жабр. [18]
Морские миноги паразитируют на других рыбах для своего рациона, включая пластиножаберных, таких как акулы и скаты, у которых в крови от природы высокий уровень мочевины . Мочевина токсична для большинства рыб в высоких концентрациях и обычно немедленно выводится из организма. Миноги способны переносить гораздо более высокие концентрации, чем большинство других рыб, и выделяют ее с чрезвычайно высокой скоростью, получаемой из проглоченной крови. Оксиды триметиламина, присутствующие в проглоченной крови пластиножаберных, помогают противодействовать пагубному воздействию высокой концентрации мочевины в кровотоке миноги во время ее питания. [19]
У P. marinus были обнаружены два предполагаемых фермента редактирования мРНК аполипопротеина B, каталитические полипептидоподобные (APOBEC), экспрессируемые в лимфоцитах — CDA1 и CDA2 . [20]
Геном Petromyzon marinus был секвенирован в 2013 году. [ 21] Эта работа по секвенированию показала, что минога имеет необычное содержание гуанина-цитозина и паттерны использования аминокислот по сравнению с другими позвоночными. Полная последовательность и аннотация генома миноги доступны в браузере генома Ensembl .
Геном миноги может служить моделью для исследований биологии развития и эволюции, включающих транспозицию повторяющихся последовательностей. Геном миноги претерпевает радикальные перестройки во время раннего эмбриогенеза, в ходе которого теряется около 20% зародышевой ДНК из соматических тканей. Геном является высокоповторяющимся. Около 35% текущей сборки генома состоит из повторяющихся элементов с высокой идентичностью последовательностей. [21] Северные миноги имеют самое большое количество хромосом (164–174) среди позвоночных. [22]
Два гена, важных для иммунной функции — CDA1 и CDA2 — были впервые обнаружены у P. marinus , а затем было обнаружено, что они сохраняются у миног. См. выше раздел «Иммунология». [20]
Морские миноги считаются вредителями в районе Великих озер . Является ли он родным для озера Онтарио , где он был впервые замечен в 1830-х годах, или был завезен через канал Эри , который открылся в 1825 году, по состоянию на 2007 год неясно. [23] Вид был впервые ограничен озером Онтарио из-за естественного барьера, образованного Ниагарским водопадом . Однако после того, как в конце 1800-х - начале 1900-х годов был построен канал Уэлленд , они смогли обойти Ниагарский водопад и вторгнуться в оставшиеся Великие озера: озера Эри (1921), Мичиган (1936), Гурон (1937) и Верхнее (1938), где он уничтожил местные популяции рыб в 1930-х и 1940-х годах. [24] [25]
В своих изначальных местообитаниях морская минога коэволюционировала со своими хозяевами, и эти хозяева выработали определенную степень устойчивости к морским миногам. Однако в Великих озерах морская минога нападает на местных рыб, таких как озерная форель , озерный сиг , голавль и озерная сельдь , которые исторически не сталкивались с морскими миногами. Уничтожение этих хищников позволило алевайфу , другому инвазивному виду, взорваться в популяции, что оказало неблагоприятное воздействие на многие местные виды рыб.
Озерная форель играет жизненно важную роль в экосистеме озера Верхнее. Озерная форель традиционно считалась хищником высшего порядка , что означает, что у нее нет хищников. Морская минога является агрессивным хищником по своей природе, что дает ей конкурентное преимущество в озерной системе, где у нее нет хищников, а у ее добычи нет защиты от нее. Морская минога сыграла большую роль в уничтожении популяции форели озера Верхнее. Интродукция миноги вместе с неэффективными, неустойчивыми методами рыболовства привели к резкому сокращению популяции озерной форели. Затем отношения между хищниками и добычей в экосистеме Великих озер стали неуравновешенными. [26] Каждая отдельная морская минога может убить 40 фунтов рыбы за свой 12–18-месячный период кормления. [25]
Усилия по контролю, включая электрический ток и химические ламприциды [27], имели разный успех. Программы контроля осуществляются в рамках Комиссии по рыболовству на Великих озерах , совместного канадско-американского органа, в частности, агентами Министерства рыболовства и океанов Канады и Службы охраны рыбных ресурсов и диких животных США .
Генетики составили карту генома морской миноги в надежде узнать больше об эволюции; ученые, пытающиеся решить проблему Великих озер, координируют свои усилия с этими учеными-генетиками, надеясь узнать больше о ее иммунной системе и определить ее место на филогенетическом древе .
Исследователи из Мичиганского государственного университета объединились с другими учеными из университетов Миннесоты , Гвельфа и Висконсина и другими в исследовательской работе по недавно синтезированным феромонам . Считается, что они оказывают независимое влияние на поведение морской миноги. Одна группа феромонов выполняет миграционную функцию, поскольку, когда они производятся личинками, они, как полагают, заманивают созревающих взрослых особей в ручьи с подходящей средой обитания для нереста. Половые феромоны, выделяемые самцами, способны заманивать самок на большие расстояния в определенные места. Эти феромоны представляют собой несколько различных соединений, которые, как считается, вызывают различное поведение, которое в совокупности влияет на миног, чтобы они демонстрировали миграционное или нерестовое поведение. Ученые пытаются охарактеризовать функцию каждого феромона и каждой части молекул, чтобы определить, можно ли их использовать в целенаправленных усилиях по экологически безопасному контролю за миногами. Однако по состоянию на 2017 год наиболее эффективными мерами контроля по-прежнему являются применение (3-трифторметил-4-нитрофенола) или TFM, селективного пестицида, в реках. [28] По состоянию на 2018 год в Великих озерах [обновлять]не было обнаружено резистентности к ламприциду . Необходимы дальнейшие исследования и комбинированное использование нескольких методов контроля, чтобы предотвратить будущее развитие резистентности. [27]
Другой метод, используемый для предотвращения роста популяции миног, — это использование барьеров в основных репродуктивных потоках, имеющих большое значение для миног. Цель барьеров — блокировать их миграцию вверх по течению, чтобы сократить воспроизводство. Проблема с этими барьерами заключается в том, что другие водные виды также сдерживаются этим барьером. Рыбы, использующие притоки, не могут перемещаться вверх по течению для нереста. Чтобы учесть это, барьеры были изменены и спроектированы так, чтобы пропускать большинство видов рыб, но все еще препятствовать другим. [29] [30]
Целью программ контроля над миногами является более безопасная среда обитания и более здоровый рост популяции для уязвимых местных видов рыб, таких как озерная форель. Департамент энергетики и охраны окружающей среды Коннектикута (DEEP) пошел другим путем к этой же цели, внедрив морских миног в пресноводные реки и озера водораздела реки Коннектикут и обеспечив более легкий доступ вокруг плотин и других барьеров для миног, чтобы они могли достичь мест нереста высоко вверх по течению. [31] После охоты на более крупную рыбу в море взрослые миноги мигрируют вверх по рекам, чтобы нереститься, после чего они быстро умирают от естественных причин и разлагаются , тем самым обеспечивая источник пищи для местных пресноводных видов рыб.
{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link){{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link){{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
