Le specie sviluppano adattamenti estremi per far fronte ai rigori del loro ambiente. I microbi prosperano nelle sorgenti bollenti di Yellowstone; i topi canguro possono vivere senza mai sorseggiare un sorso d'acqua nel sud-ovest degli Stati Uniti; le farfalle monarca possono percorrere 3000 miglia solo per godersi un po 'di sole messicano. E per colonizzare nuovi habitat, determinati piccoli pesci si arrampicano sulle cascate hawaiane con le loro bocche a ventosa, come i giocattoli a sfera a parete inversa.
Questo pesce simile a un supereroe, il ghiozzo di arrampicata su roccia di Nopili, fa parte della famiglia dei Gobiidae. I ghiozzi sono una delle più grandi famiglie di pesci al mondo, con circa 2.000 specie che condividono la nomenclatura. Molti vivono in corsi d'acqua su isole vulcaniche come le Hawaii, dove la vita non è facile per questi pesci piccoli e versatili. Le loro case a flusso sono spesso soggette a flussi di lava, uragani e inondazioni improvvise, eppure i ghiozzi persistono. Dopo che una frana crea ostacoli verticali o una tempesta rielabora il flusso dell'acqua, quei pesci tenaci inevitabilmente si presentano nel nuovo habitat a monte, anche se separato dalle aree a valle da ripide cascate.
Per raggiungere questo obiettivo, i ghiozzi fanno affidamento sulla loro singolare evoluzione. Tutti i ghiozzi hanno una ventosa addominale, formata millenni fa quando le pinne pelviche dei ghiozzi ancestrali si sono fuse. Per scalare le cascate, la maggior parte dei pesci usa la cosiddetta arrampicata "powerburst". Si attaccano alla parete liscia dietro una cascata usando la ventosa ventrale, quindi ondulano rapidamente le loro code, provocando un'azione luccicante che spinge lentamente i loro corpi agitati e succhiando la cascata.
Il ghiozzo di arrampicata su roccia di Nopili porta il succhiare il muro a un altro livello, tuttavia. La sua bocca, situata nella parte inferiore della testa come un pesce più pulito, forma una formidabile ventosa che usa per arrampicarsi sulle cascate. Come uno scalatore, a sua volta si attacca al muro con i suoi succhiatori addominali e orali, salendo lentamente ma costantemente sulla roccia pura e bagnata. Alle Hawaii, questi pesci scalano cascate alte fino a quasi 330 piedi.
Quindi, come ha fatto il ghiozzo di arrampicata su roccia di Nopili a tirare fuori questo adattamento della bocca da super pollone, mentre tutti i suoi parenti hanno dovuto arrangiarsi con solo un misero ventre addominale? L'indizio risiede probabilmente nella strategia di alimentazione delle specie. La maggior parte degli altri ghiozzi si nutre di piccoli invertebrati o altri pesci, ma il ghiozzo di arrampicata su roccia di Nopili preferisce raschiare piccoli pezzetti di alghe, diatomee, dalle rocce usando un movimento che succhia la bocca rispecchiando gli stessi movimenti che usa per arrampicarsi sulle pareti. Per uno scienziato evoluzionista, ciò pone la domanda se la bocca del pesce si sia prima evoluta per mangiare e poi spostata verso il succhiare il muro, o viceversa. Gli scienziati chiamano questo tipo di cooptazione evolutiva "exaptations".
I ricercatori della Clemson University e della Saint Cloud State University volevano rompere questo enigma con l'uovo o la gallina, quindi decisero di confrontare i meccanismi orali dell'alimentazione rispetto all'arrampicata nel ghiozzo di arrampicata su roccia di Nopili. Se il pesce usa la bocca in due modi molto diversi per l'alimentazione e l'arrampicata, allora l'espianto probabilmente non meriterebbe il merito per l'interessante adattamento. D'altra parte, se gli stessi movimenti fossero in gioco per entrambe le attività, il pesce potrebbe aver semplicemente applicato un'attività regolare (alimentazione o arrampicata) a un nuovo ruolo.
I ricercatori hanno indossato l'attrezzatura per lo snorkeling e hanno raccolto diversi ghiozzi succhia-muro dal torrente Hakalau sull'Isola Hawaii, nel 2005 e nel 2011. Hanno trasferito il pesce in un laboratorio, dove hanno osservato diversi schemi di alimentazione dei loro soggetti di ricerca utilizzando videocamere ad alta velocità attaccato ai diversi lati dell'acquario. In un altro serbatoio, i ricercatori hanno anche creato una finta cascata usando il plexiglas situato ad un angolo di 62 gradi. Hanno sfidato i pesci rimasti ad arrampicarsi su questo muro e hanno filmato quei pesci durante i loro sforzi di scalare la cascata.
Dai video, i ricercatori hanno identificato 23 punti di riferimento anatomici coinvolti nell'alimentazione e nell'arrampicata. Dopo aver analizzato statisticamente i loro risultati, i ricercatori hanno riferito in un articolo di PLoS One pubblicato la scorsa settimana che hanno scoperto che i movimenti di arrampicata e alimentazione del ghiozzo di arrampicata su roccia Nopili differivano significativamente. In altre parole, i pesci usano movimenti diversi per l'alimentazione e per l'arrampicata. Le differenze, tuttavia, erano piccole e alcuni comportamenti erano così simili da poter essere quasi sovrapposti. La combinazione sconcertante di somiglianze e differenze ha sconcertato i ricercatori e hanno capito che sarebbero state necessarie ulteriori indagini prima che potessero prendere in giro definitivamente la storia evolutiva della specie di alimentazione e suzione.
"Tuttavia, la stretta somiglianza tra alimentazione e arrampicata cinematica potrebbe non essere una buona aspettativa, anche se si fosse verificato un exaptation", scrivono nel loro articolo. "Potrebbe non essere ragionevole aspettarsi che i modelli per un comportamento rimangano completamente invariati dopo essere stati applicati a un'altra funzione."
Come la maggior parte delle cose nella scienza, l'evoluzione dei ghiozzi è complessa e potrebbe non prescrivere una spiegazione chiara. "Exaptation with modifiche" potrebbe essere sufficiente per chiarire i talenti unici del ghiozzo di arrampicata su roccia di Nopili, almeno per ora.
