Marinehajer og rokker bruger urinstof til at forsinke reproduktionen, finder undersøgelse

Urinstof – hovedbestanddelen af ​​menneskelig urin – spiller en vigtig rolle i timingen af ​​modning af hajer, rokker og andre bruskholdige fisk.

En ny undersøgelse foretaget af forskere med Sea Around Us-initiativet ved University of British Columbia's Institute for Oceans and Fisheries har fundet ud af, at høje urinstofkoncentrationer, der er almindelige i bruskfisk, især ovale marine arter, gør det muligt for dem at modnes og begynde at formere sig ved en større brøkdel af deres maksimale størrelse.

Værket er publiceret i tidsskriftet Environmental Biology of Fishes .

"Det har længe været kendt, at bruskfisk er sent til at modne sammenlignet med benfisk, men vores resultater giver en mekanistisk grund til, hvorfor dette er tilfældet," sagde Melanie Warren, der ledede undersøgelsen, mens hun afsluttede sin mastergrad ved UBC.

"Vores resultater er vigtige, fordi disse fisk er meget modtagelige for fiskepres. Hvis de fanges i stort antal, før de har haft en chance for at formere sig, bliver bestandene decimeret, og det er derfor, vi i dag ser, at 37 procent af hajer, rokker, skøjter og savfisk er truet af udryddelse. Derfor er det nøglen til en bæredygtig fiskeriforvaltning og bevarelsesindsats at vide, hvornår de modnes."

Warren og medforfatter Dr. Daniel Pauly, hovedforsker af havet omkring os, analyserede offentliggjorte data om den gennemsnitlige længde ved første modenhed og maksimal længde af næsten 1.000 arter af bruskfisk. De estimerede derefter fiskenes stofskiftehastighed ved begge størrelser, og ved at kombinere de to tal for hver art beregnede de deres "reproduktive respiratoriske tærskelværdi" (RRT). Tidligere undersøgelser har vist, at når en sådan værdi er nået, udløses modning og gydning.

Forskerne fandt bemærkelsesværdige forskelle, når de sammenlignede deres resultater med "1,36-tærskelværdien" estimeret for hundredvis af benfisk og ferskvandsfisk og hvirvelløse dyr.

De to yderpunkter, der fangede deres opmærksomhed mest, var "1,13-tærskelværdien" estimeret for marine oviparøse hajer og rokker og "1,33-tærsklen" estimeret for ferskvands viviparøse stråler.

"Disse tærskler fortæller os, at oviparøse hajer og rokker modnes ved en større brøkdel af deres maksimale størrelse end ferskvands viviparøse rokker eller benfisk," sagde Warren. "Med andre ord, hvis grå snappere modnes, når de når 40-50 procent af deres maksimale længde, modnes hammerhajer, når de når omkring 60-70 procent af deres maksimale størrelse."

Efter at have estimeret disse tærskelværdier begyndte forskerne at se på deres sammenhæng med urinstofretention, da det er kendt, at mange bruskearter koncentrerer høje niveauer af urinstof i deres kropsvæv og væsker for at forhindre for stort tab af vand.

"Vi fandt ud af, at arter med høj urinstofretention modnes ved en større del af deres maksimale størrelse end arter, der bevarer lidt urinstof," sagde Warren. "Dette var et 'urea-ka'-øjeblik."

Forskerne antog, at urinstof, kendt for at hjælpe med syre-base-regulering i bruskfisk, fungerer som en buffer mod surhedsgraden, der er forårsaget af det reducerede iltindtag forårsaget af vækst og den deraf følgende reduktion af iltforsyningen.

"Når fisk vokser, har deres todimensionelle gæller eller åndedrætsorganer vanskeligheder med at levere ilt til deres udviklende tredimensionelle legemer. Dette reducerede iltindtag påvirker den hastighed, hvormed proteiner - essentielle komponenter i fiskens celler og væv - bliver naturligt nedbrudt eller 'denatureret'. ' og resyntetiseret, så organismen forbliver i live," forklarede Dr. Pauly.

"Der er et tidspunkt, hvor den ilt, der kræves til vækst og til gensyntese af denaturerede proteiner, bliver meget tæt og skaber et surt indre miljø, der 'fortæller' fisk, at det er tid til at selvregulere og frigive en hormonkaskade, der stopper. vækster, udløser gydning og giver dem mulighed for at indånde mere ilt."

Selvom denne proces også gælder for bruskfisk, udligner deres urinstoftilbageholdelse surhedsgraden forårsaget af reduceret iltindtag og tillader dem at fortsætte med at vokse i længere tid end benfisk og forsinke modningen.

"Interessant nok sker dette ikke med viviparøse ferskvandsstråler, hvis tærskel er tættere på tærsklen for benfisk, da de forsyner deres unger med ilt gennem deres gæller og dermed oplever større iltstress end marine æggestokke," Dr. Pauly sagde.

"Og, endnu mere interessant, har det vist sig, at viviparøse ferskvandsstråler næsten fuldstændigt har mistet evnen til at tilbageholde urinstof. Dette styrker forbindelsen mellem respiration, urinstofretention og opnåelse af første modenhed hos bruskfisk."

Flere oplysninger: Melanie Warren et al., Urinstofs sandsynlige rolle i at forsinke størrelsen ved første modenhed af ureosmotiske Chondrichthyes, Environmental Biology of Fishes (2024). DOI:10.1007/s10641-024-01548-9

Leveret af havet omkring os