trepigget stingsild

Etter siste istid hevet landmassene seg over stor deler av den nordlige halvkule, inkludert i Norge. En konsekvens av denne landhevingen var at mange nye ferskvann ble etablert.

Marine trepigget stingsild har gjentatte ganger kolonisert ferskvann som ble dannet av landhevingen. Ferskvanns-stingsild eksisterer derfor i innsjøer over store deler av Europa og Nord-Amerika. Disse ferskvannspopulasjonene har endret seg via evolusjon til å bli annerledes enn trepigget stingsild i havet. Fossile funn av marine trepigget stingsild tyder derimot på at populasjonene som lever i havet har endret seg minimalt over millioner av år.

De mange evolusjonære endringene som trepigget stingsild i ferskvann har gjennomgått på kort tid gjør dem til et utmerket modellsystem innen evolusjonsbiologi for å forstå hvordan tilpasninger til et nytt miljø foregår.

Det er mange egenskaper som gjør trepigget stingsild til et spesielt godt modellsystem for å studere evolusjon:

• Alle ferskvannspopulasjoner er ganske forskjellig fra stingsild-populasjonen som lever i havet. Det er evolusjon som har gjort ferskvannspopulasjonene ulike sitt marine opphav. Siden vi vet at den marine populasjonen er opphavet til ferskvannspopulasjonene, er det lett å studere hvilke egenskaper hos populasjonene i ferskvann som har endret seg via evolusjon.

• Ferskvannspopulasjonene er ganske like hverandre. Det tyder på at det er mange av de samme faktorene som har påvirket evolusjonen i hvert enkelt ferskvann. Hos stingsild har derfor evolusjonen ’repetert seg selv’ mange ganger, noe som gjør det mulig å studere hvilke faktorer som fører til de samme evolusjonære endringene på nytt og på nytt.

• Selv om ferskvannspopulasjoner er like hverandre er de langt fra identiske. Dette skyldes at alle ferskvann er unike, slik at litt forskjellige tilpasninger blir til via naturlig utvalg i hver enkelt ferskvannspopulasjon av trepigget stingsild. Siden ferskvannspopulasjonene ikke er identiske med hverandre er det mulig å studere hvilke miljøegenskaper det er ved hvert enkelt ferskvann som gjør ferskvannspopulasjonene ulike.

• Ferskvann varierer i alder, noe som betyr at noen ferskvannspopulasjoner av trepigget stingsild er gamle, mens andre er yngre. Det betyr at ferskvannspopulasjonene har hatt ulik mengde tid til å tilpasse seg sitt nye levemiljø. Dette gjør det mulig å studere hvor rask (eller treg) evolusjonen av ulike egenskaper foregår hos trepigget stingsild.

Trepigget stingsild har ikke fiskeskjell som de fleste andre fisk, men har i stedet et variabelt antall beinplater festet på sidene av fisken, såkalte lateralplater. Den mest åpenbare egenskapen som er forskjellig mellom trepigget stingsild i havet og i ferskvann er antall lateralplater.

I havet er stingsild alltid dekket med plater langs sidene, og de fleste fisk har rundt 30-36 plater på hver side. Slike fisk kalles fullplate-fisk.

I ferskvann har de aller fleste stingsild mistet svært mange av platene langs sidene. De fleste trepigget stingsild i ferskvann har som oftest færre enn 7 lateralplater på hver side og kalles lavplate-fisk. I ferskvann finnes det faktisk fisk som mangler samtlige lateralplater.

I ferskvann er det heller ikke uvanlig å finne fisk med et antall plater som ligger mellom fullplate-fisk og lavplate-fisk. Disse individene har mellom 8-30 plater og kalles mellomplate-fisk.

Å endre en populasjon bestående av fullplate-fisk til å primært inneholde lavplate-fisk kan faktisk skje så rask som på noen få tiår. Endring i antall lateralplater hos trepigget stingsild etter de koloniserer ferskvann er derfor et eksempel på svært hurtig evolusjon.

Det er antageligvis flere grunner til at evolusjonen har ført til tap av antall lateralpater i ferskvann. En grunn er at antallet og typene av predatorer er forskjellig i havet og i ferskvann. Færre lateralplater gjør fisken mer smidig og til en raskere svømmer, noe som gjør det mulig å gjemme seg fortere i den typen habitat som ofte dominerer i ferskvann.

En annen grunn til at ferskvannspopulasjoner av trepigget stingsild har færre lateralplater enn sine marine artsfrender kan være tilgjengeligheten av kalsium. Kalsium er en viktig komponent i oppbygningen av de laterale beinplatene, og tilgjengeligheten av kalsium er langt lavere i ferskvann sammenliknet med havet.

Forskere har funnet ut at endringer i enkeltgenet Ectodysplasin-A (Eda) står bak store deler av evolusjonen av færre lateralplater i ferskvannspopulasjoner av trepigget stingsild.

Den store effekten av Eda-genet på antall lateralplater gjør at frekvensen av lavplate-, mellomplate- og fullplate-fisk i en populasjon ofte følger Hardy-Weinbergs lov.

Trepigget stingsild i ferskvann har ofte en annen kroppsform enn stingsild man finner i havet. I ferskvann har trepigget stingsild ofte en høyere kropp, større hode og munn og mindre øyne sammenliknet med sine marine artsfrender.

Forskjellene i kroppsform mellom de to habitatene henger i stor grad sammen med forskjeller i diett. I havet spiser trepigget stingsild primært plankton, mens mange ferskvanns-stingsild spiser langt større typer mat, som for eksempel akvatiske invertebrater.

Hvorvidt alle forskjeller i kroppsform mellom saltvannspopulasjonen og populasjonene i ferskvann skyldes evolusjon er usikkert. Eksperimenter har vist at hva en trepigget stingsild spiser til en viss grad påvirker fiskens kroppsform.

Trepigget stingsild er derfor også en modellorganisme for å forstå hvor viktig plastisitet er i evolusjon.

• modellorganismer
• akvariefisk
• plastisitet
• stingsild