Arter udvikler ekstreme tilpasninger for at kæmpe med strenghed i deres miljø. Mikrober trives i Yellowstones kogende fjedre; kenguru rotter kan leve uden nogensinde at tage en slurk vand i det brændende amerikanske sydvest; monark sommerfugle kan rejse 3.000 miles bare for at nyde lidt mexicansk sol. Og for at kolonisere nye levesteder klatrer bestemte små fisker sig op ad hawaiianske vandfald med deres sugekoppemund, ligesom kuglelegetøj til omvendt væg.
Denne superheltlignende fisk, Nopili-klatrestyret, er medlemmer af Gobiidae-familien. Gobies er en af de største fiskefamilier i verden med omkring 2.000 arter, der deler nomenklaturen. Mange lever i vandløb på vulkanske øer som Hawaii, hvor livet ikke er let for disse små, alsidige fisk. Deres strømhjem udsættes ofte for lavastrømme, orkaner og flashfloder - og alligevel fortsætter gobiesne. Efter et skred skaber lodrette forhindringer eller en storm omarbejder vandstrømmen, dukker de ihærdige fisker uundgåeligt op i den nye opstrøms habitat, selvom den adskilles fra nedstrøms områder med stejle vandfald.
For at opnå dette præstationer er gobies afhængige af deres enestående udvikling. Alle gobies besidder en abdominal suger, dannet i årtusinder siden, da forfædres gobies 'bækkenfinner smeltede sammen. For at skalere vandfald bruger de fleste af fiskene såkaldt ”powerburst” -klatring. De fastgør sig på den glatte væg bag et vandfald ved hjælp af deres ventrale suger og derefter bølger hurtigt deres haler op, hvilket resulterer i en skinnende handling, der langsomt fremdrager deres fløjlende, sugende kroppe op ad vandfaldet.
Den klatrende kløber fra Nopili tager væggen dog til et andet niveau. Dens mund, der er placeret på undersiden af hovedet som en renere fisk, danner en formidabel suger, som den bruger til at tømme sin vej op ad vandfald. Som en bjergbestiger tager det vendinger ved at klæbe fast til væggen med sine abdominale og orale sugere, langsomt men støt ved at gå op ad den bløde, våde klippe. På Hawaii klatrer disse fisk vandfald op til næsten 330 meter høje.
Så hvordan trak Nopili-klatringsklipperne denne super-sucker mundtilpasning, mens alle dets slægtninge skal forfalde med bare en blød buksuger? Ledetråden ligger sandsynligvis i artens fodringsstrategi. De fleste andre gobies fodrer med små hvirvelløse dyr eller andre fisk, men Nopili klatrende klatring foretrækker at skrabe små bits af alger, kaldet kiselalger, væk fra klipper ved hjælp af en mund-sugende bevægelse, der spejler de samme bevægelser, den bruger til at klatre på vægge. For en evolutionær videnskabsmand opstår dette spørgsmålet om, hvorvidt fiskens mund først udviklede sig til at spise og derefter skiftede til vægsugning, eller omvendt. Videnskabsmænd kalder denne slags evolutionære ko-optning "udtagelser".
Forskere fra Clemson University og Saint Cloud State University ønskede at knække dette kylling-eller-æg-puslespil, så de besluttede at sammenligne de orale mekanismer ved fodring versus klatring i Nopili-klatrestyret. Hvis fisken bruger munden på to meget forskellige måder til fodring og klatring, ville eksaptation sandsynligvis ikke fortjene kredit for den interessante tilpasning. På den anden side, hvis de samme bevægelser spillede for begge aktiviteter, kan fisken ganske enkelt have anvendt en regelmæssig aktivitet (fodring eller klatring) på en ny rolle.
Forskerne koblet snorkeludstyr og scoopede op ad flere vægsugende gobies fra Hakalau-strømmen på Hawaii Island, i 2005 og 2011. De overførte fisken til et laboratorium, hvor de observerede flere af deres forskningsemner 'fodermønstre ved hjælp af videokameraer med høj hastighed fastgjort til forskellige sider af akvariet. I en anden tank skabte forskerne også et faux vandfald ved hjælp af Plexiglas beliggende i en 62 graders vinkel. De udfordrede de resterende fisk til at klatre op på denne væg og filmede disse fisk under deres vandfaldskrævende anstrengelser.
Fra videoerne identificerede forskerne 23 anatomiske vartegn involveret i fodring og klatring. Efter statistisk analyse af deres resultater rapporterer forskerne i et PLoS One- papir, der blev offentliggjort i sidste uge, at de fandt, at Nopili-klatrestyres klatre- og fodringsbevægelser adskiller sig markant. Med andre ord bruger fiskene forskellige bevægelser til fodring og klatring. Forskellene var imidlertid små, og nogle af opførslerne var så ens, at de næsten kunne overlejres. Den forundrende kombination af ligheder og forskelle stubbede forskerne, og de indså, at der ville være behov for flere undersøgelser, før de endeligt kunne drille artens evolutionshistorie med fodring og sugning.
”Imidlertid er streng lighed mellem fodring og klatring kinematik muligvis ikke en retfærdig forventning, selvom eksaptation var sket, ” skriver de i deres papir. ”Det er måske ikke rimeligt at forvente, at mønstre for en adfærd forbliver helt uændrede efter at have været anvendt til en anden funktion.”
Som de fleste ting i videnskaben, er goby-evolution kompleks og foreskriver muligvis ikke en klar forklaring. “Exaptation with modification” kan være tilstrækkelig til at belyse Nopili-klatrefjergens unikke talenter - i det mindste i øjeblikket.
