Nel 2003, Leo Smith stava analizzando un pesce velluto. Smith, un biologo evoluzionista dell'Università del Kansas, stava cercando di capire le relazioni tra i pesci dalle guance poste, un ordine che include pesci di velluto, così come i pesci vespa, i pesci pietra e il famigerato pesce leone. Mentre si avvicinava alla mascella superiore del velvetfish, tuttavia, realizzò qualcosa di strano: stava avendo problemi a rimuovere l'osso lacrimale.
"Su un pesce normale, c'è un po 'di tessuto connettivo e puoi lavorare una lama di bisturi tra la mascella superiore e questo osso", ricorda Smith, il cui lavoro è incentrato sull'evoluzione del veleno di pesce e della bioluminescenza. “Stavo passando un brutto momento cercando di separarlo. Quando finalmente l'ho separato, ho notato che c'era questa cosa che era tutta grumosa e irregolare ... è stato allora che mi ha colpito che doveva essere una sorta di meccanismo di bloccaggio. "
Ad essere onesti, la maggior parte dei pesci di velluto assomigliano già a mutanti spinosi e insipidi, quindi uno spiedino in più non è poi così insolito. Ma dato che Smith ha trascorso anni a studiare pesci con le guance poste ( Scorpaeniformes ) - un ordine che prende il nome comune dalle placche di ossa trovate su ciascuna guancia - potresti pensare che avrebbe notato un massiccio picco oculare prima. Non aveva. Lui e i suoi colleghi avrebbero doppiato questa strana nuova scoperta come la "sciabola lacrimale".
(FYI: Lachrymal deriva dalla parola latina per "lacrima". Mentre i pesci non possono piangere, è ancora il nome tecnico per l'osso che forma l'orbita oculare.)
Smith e i suoi co-autori dell'American Society of Ichthyologists and Herpetologists descrivono per la prima volta questo improbabile picco oculare nella rivista Copeia, e addirittura riportano su uno che emette luce verde fluorescente, un po 'di spada laser. Gli autori non possono ancora dire esattamente a cosa serva l'appendice. Ma sostengono che ha il potenziale per riorganizzare profondamente l'albero evolutivo di Scorpaeniformes, cambiando ciò che sappiamo di questi pesci altamente velenosi.
La scoperta solleva anche la domanda: come diamine ha fatto ignorare un'appendice lucente, simile a una spada, per così tanto tempo?
Una specie di pesce pietra, il Ghoul macchiato (Inimicus sinensis), sepolto nella ghiaia. (Leo Smith) È facile perdere un pesce pietra. Fedeli al loro nome, assomigliano molto alle rocce, con esterni ricoperti di ciottoli che rispecchiano macerie sottomarine o pezzi di corallo. Ma calpestane uno e non lo dimenticherai mai.
Ci sono più pesci velenosi nei mari che serpenti sulla terra - o addirittura, di tutti i vertebrati velenosi messi insieme - ma il pesce pietra è uno dei più velenosi del pianeta. Essere punito da uno di questi mostri marini può sentirsi, come una volta una sfortunata vittima, come "colpire il dito del piede con un martello e poi strofinarlo ancora e ancora con una lima per unghie". Mentre è raro, i subacquei sono persino morti dopo un tale incontro.
Anche il pesce pietra e i loro cugini sono meravigliosi nel mimetizzarsi. Alcuni coltivano alghe e giardini idroidi sulla schiena, altri possono cambiare colore a piacimento e uno, il pesce scorpione esca, ha un'esca sulla sua pinna dorsale che ricorda un minuscolo pesce che nuota. Trovate principalmente nelle acque tropicali in tutto l'Indo-Pacifico, queste straordinarie creature usano i loro travestimenti sia per aggredire le prede che per evitare di diventare pranzi stessi.
Ma la sciabola lacrimale, un aspetto unico di questi pesci, era in qualche modo trascurata. E mentre non è una spada laser di Star Wars o una lama di Il Signore degli Anelli, questa sciabola potrebbe essere qualcosa di ancora più impressionante. Immagina una complessa spina dorsale sotto l'occhio del pesce che funziona come un cricchetto e un nottolino, bloccandosi lateralmente in posizione come due braccia affilate. "In realtà non muovono nemmeno la stessa sciabola", afferma Smith. "Muovono l'osso sottostante che è collegato ad esso attraverso il meccanismo di bloccaggio e quindi quella rotazione è ciò che lo blocca."
In almeno una specie - Centropogon australis, una razza di vespa - la sciabola emette un verde lime biofluorescente, mentre il resto del pesce si illumina di rosso-arancio sotto una certa luce.
Adam Summers, biomeccanico e specialista in pesci dell'Università di Washington, sta attualmente cercando di scansionare tutte le 40.000 specie di pesci. Summers, che non è stato coinvolto nel recente studio, ha già scansionato 3052 specie e 6.077 esemplari, mentre studiava molti pesci dalle guance poste per anni. E non ha mai notato la sciabola.
"Le difese erettili nei pesci sono molto comuni", afferma Summers, che era anche consulente scientifico di Alla ricerca di Nemo e Alla ricerca di Dory . Non si riferisce ai peni di pesce, ma alle difese anatomiche che si presentano quando determinate specie sono stressate o minacciate. "Se hai mai pescato un pesce e hai provato a staccarlo dall'amo, sai che le spine dorsali sono erette e possono strapparti via la merda vivente", dice hes, "ma che ne abbiamo perso uno che era sotto l'occhio "Una specie di sciabola per gli occhi" è piuttosto folle. "
Per determinare che questi pesci sono realmente correlati al di là della sciabola, i ricercatori del nuovo studio hanno utilizzato il sequenziamento del DNA per confermare i loro risultati. Osservando 5.280 nucleotidi allineati e usando 12 outgroup come controlli, hanno costruito un albero filogenetico o evolutivo. Una volta che hai l'albero, spiega Smith, ci sono metodi chiamati ricostruzione ancestrale dello stato dei personaggi che ci permettono di tracciare quando i personaggi si evolvono. E ciò potrebbe aiutare i biologi a unificare un gruppo di pesci che in precedenza si pensava fossero famiglie separate.
"La tassonomia degli Scorpaeniformes è storicamente confusa", spiega Smith. “Le relazioni tra scorfano e pesce pietra sono state davvero problematiche e ci sono stati molti nomi a livello di famiglia associati a questo gruppo che sono stati drammaticamente ripuliti quando questi gruppi sono trattati come i due lignaggi principali piuttosto che le 10 famiglie tradizionali. Adesso è molto più pulito e la presenza di una sciabola lacrimale può separare completamente le due famiglie riviste. ”
Un Oaspated Waspfish (Apistus carinatus) viene scheletrato da coleotteri carnivori al Field Museum. (Leo Smith) Quando dissezionò per la prima volta il velvetfish, Smith non capì cosa stesse guardando. "Ho solo pensato che fossero un po 'più spinosi o grumosi", dice. “Questi pesci hanno molte spine e dossi in testa. Quindi ho pensato "Oh, questi [lacrimali] sono un po 'più interessanti".
Smith ha trascorso anni a esaminare scheletri di pesci e pesci vivi per determinare quanto fosse diffusa questa sciabola. Fortunatamente, come curatore presso il Biodiversity Institute dell'Università del Kansas, ha accesso a una delle più grandi biblioteche di esemplari di pesce al mondo.
Molti di questi pesci esemplari sono stati realizzati utilizzando un metodo chiamato "schiarimento e colorazione", in cui gli scienziati usano una miscela di formaldeide liquida e un enzima dello stomaco chiamato tripsina per sciogliere i muscoli e altri tessuti molli. Il risultato è uno scheletro chiaro con ossa colorate di rosso e cartilagine di colore blu, come il vetro colorato. Questa tecnica semplifica lo studio delle strutture scheletriche dei vertebrati.
"Le persone che studiano da vicino i pesci spesso lavorano con pesci morti conservati e questo tipo di cose davvero interessanti non funziona in un animale che non è mobile", afferma Summers. Tuttavia, "trovare questo e poi rendersi conto che è un personaggio che unisce un intero gruppo di pesci è molto, molto bello".
Smith non è sicuro del perché il pesce abbia evoluto questo tratto. L'ovvio presupposto è che sia difensivo, dato che le spine proiettate espandono l'ampiezza della testa, rendendo il pesce più difficile da ingoiare e più probabilità di forare un aspirante predatore. Esistono misure difensive simili: il lanterna di mare profondo, ad esempio, ha "spade laser" incandescenti sulla sua spina dorsale che si ritiene difendano dai predatori. Ma Smith non ha visto la sciabola lacrimogena usata in modo difensivo, tranne che nelle fotografie di pesci con le guance poste che venivano mangiate.
"Sono entrato in questo presupponendo che si trattasse di un anti-predatore, una complessa cosa anatomica che è cresciuta in quel modo e ora, mentre ogni giorno va avanti, comincio a interrogarmi sempre di più", afferma Smith. "Parte di ciò è che non riesco mai a ottenere le cose stupide per farlo ... Voglio dire, penseresti che se fosse solo un anti-predatore, se avessi urtato il carro armato, li avrebbero immediatamente tirati fuori." L'altra opzione, dice, è che potrebbe essere per attrarre i compagni, anche se sottolinea che entrambi i sessi sembrano avere le sciabole.
In altre parole, per ora, il picco dell'occhio è ancora un mistero.
Nel 2006, con Ward Wheeler, Smith ha scoperto che oltre 1200 specie di pesci sono velenose, rispetto alle precedenti stime di 200. Ha aggiornato quel numero un decennio più tardi tra il 2386 e il 2962. Ha anche lavorato su un documento PLOS One con noti ittiologi Matt Davis e John Sparks dimostrano che la bioluminescenza si è evoluta 27 volte separate nei lignaggi dei pesci marini. Ha anche rivisto la tassonomia dei pesci farfalla.
Con questa nuova scoperta, Smith potrebbe aver interrotto ancora una volta il modo in cui pensiamo alle relazioni con i pesci, afferma Sarah Gibson, professore associato di biologia alla St. Cloud State University nel Minnesota che studia pesci triassici. "Penso che sia un grande studio, piuttosto importante", dice. "Conoscere le relazioni evolutive di un gruppo può davvero influenzare la nostra comprensione della storia evolutiva dei pesci in generale." (Gibson ha lavorato con Smith quando stava facendo la sua tesi, ma non faceva parte del recente studio.)
Comprendere l'evoluzione del pesce pietra è la chiave della loro conservazione, aggiunge Summers. "Non puoi conservare qualcosa se non sai chi è", dice. Il mistero della sciabola lacrimosa "è una domanda interessante che vale la pena affrontare e sono ancora spazzato via dal fatto che ci siamo persi."
Alla fine, questa scoperta sottolinea anche qualcosa che Smith una volta disse The New York Times : Nonostante secoli di ricerche ed esplorazioni, "non sappiamo davvero nulla del pesce".
