Relationship between gonadosomatic index and spawning-capable status based on gonadal histology in the moonfish Mene maculata

In de uitgestrekte oceaan van de visdiversiteit vallen sommige soorten niet alleen op door hun uiterlijk, maar ook door hun solitaire bestaan. De maanvis, Mene maculata, is het enige levende lid van zijn gehele familie, een unieke evolutionaire lijn die verspreid ligt over de warme wateren van de Indo-Westelijke Pacific. Voor wetenschappers die deze wezens bestuderen, is het begrijpen van hoe zij zich voortplanten de sleutel tot het begrijpen van hun overleving. Een veelgebruikt instrument om de voortplanting bij vissen te volgen is de gonadosomatische index, een eenvoudige meting die het gewicht van de voortplantingsorganen van een vis vergelijkt met zijn totale lichaamsgewicht. Wanneer dit getal stijgt, signaleert dit meestal dat de vis zich voorbereidt op het paaien. Dit getal is echter slechts een momentopname van de grootte; het laat niet zien wat er daadwerkelijk in de cellen gebeurt. Om echt te weten of een vis klaar is om eieren of sperma af te geven, moeten onderzoekers kijken naar de microscopische ontwikkeling van die cellen, een proces dat onthult of de vis werkelijk in staat is om te paaien of slechts zware organen met zich meedraagt.

Voor de maanvis hadden eerdere studies vertrouwd op deze gewichtsgebaseerde metingen om te raden wanneer de vissen aan het paaien waren, waarbij ze een piekseizoen rond de late zomer en het vroege najaar suggereerden. Sommige eerdere waarnemingen hintten zelfs naar het idee dat deze vissen al hun eieren tegelijkertijd zouden afgeven, een strategie die bekend staat als totale spawning (totaal paaien). Maar zonder in de eierstokken en zaadzakken te kijken, bleven deze ideeën onbewezen. Een team van onderzoekers zette zich in om deze kloof te overbruggen door het werkelijke weefsel van maanvissen te onderzoeken die verzameld waren in de wateren voor Japan. Ze wilden zien of het gewicht van de voortplantingsorganen werkelijk overeenkwam met de biologische gereedheid van de vis, en om te bepalen of de unieke evolutionaire geschiedenis van de maanvis heeft geleid tot enige ongewone voortplantingsstructuren.

De wetenschappers verzamelden levende maanvissen en hielden ze in tanks in het Marine Science Museum in Fukushima, waarbij ze ze voedden met krill en garnalen om ze gezond te houden. In de loop van de tijd gingen sommige vissen natuurlijk dood, terwijl anderen zorgvuldig werden geëuthanaseerd voor studie. Het team mat de lengte en het gewicht van elke vis, en verwijderde vervolgens zorgvuldig de voortplantingsorganen. Ze conserveerden deze weefsels in chemische oplossingen, sneden ze in ongelooflijk dunne secties en kleurden ze met kleurstoffen om de cellen onder een microscoop zichtbaar te maken. Dit stelde hen in staat om de exacte ontwikkelingsfase van elk ei of spermacel te zien, van de vroegste, minuscule beginfase tot de volledig volgroeide cellen die klaar zijn voor afgifte.

Toen ze naar de mannelijke maanvissen keken, vonden ze een structuur die verrassend gewoon was voor zo'n unieke vis. De testes waren georganiseerd in kleine lobben, en de stamcellen die sperma produceren waren vrij verspreid door deze lobben in plaats van beperkt te zijn tot één uiteinde. Dit patroon is gebruikelijk bij veel moderne vissen, wat suggereert dat de maanvis geen speciale, unieke manier heeft ontwikkeld om sperma te maken. Belangrijker nog, de onderzoekers ontdekten dat het gewicht van de testes niet het hele verhaal vertelde. Ze onderzochten zeven mannelijke vissen en ontdekten dat zelfs die met een zeer laag gewicht aan voortplantingsorganen nog steeds volledig volgroeide sperma hadden dat klaar was om te worden afgegeven. Sterker nog, elke mannelijke vis die ze bekeken, ongeacht hoe zwaar hun testes waren in verhouding tot hun lichaam, was biologisch klaar om te paaien. Dit suggereert dat voor mannelijke maanvissen een lage gewichtsmeting niet betekent dat ze niet klaar zijn om zich voort te planten; ze kunnen volgroeid sperma vasthouden zonder dat hun voortplantingsorganen aanzienlijk hoeven op te zwellen.

Het verhaal was anders voor de vrouwtjes. De onderzoekers ontdekten dat het gewicht van de eierstokken inder vereden naarmate de vis groter werd, en ze identificeerden één vrouwtje met een bijzonder hoog gewicht aan voortplantingsorganen. In dit vrouwtje zagen ze een complexe mix van eieren in elke mogelijke ontwikkelingsfase. Er waren minuscule, onrijpe eieren die net begonnen te groeien, middelgrote eieren die zich vulden met voedingsstoffen, en grote, volgroeide eieren die klaar waren om te worden afgegeven. De gelijktijdige aanwezigheid van eieren in verschillende stadia is een kenmerk van een "batch spawner" (partijpaier), een vis die eieren in groepen afgeeft over een bepaalde periode in plaats van alles in één keer te lossen. Deze bevinding daagt het eerdere idee direct uit dat de maanvis een totale spawner is. De andere onderzochte vrouwtjes hadden voornamelijk onrijpe eieren, wat aangaf dat ze nog niet klaar waren om te paaien.

De studie concludeert dat hoewel het gewicht van de voortplantingsorganen een nuttige aanwijzing kan zijn, het geen perfecte indicator is van gereedheid, vooral voor mannetjes. Voor de maanvis kan een mannetje volledig in staat zijn om te paaien, zelfs wanneer zijn voortplantingsorganen klein zijn, terwijl de gereedheid van een vrouwtje verbonden is aan een specifieke, complexe interne staat waarbij eieren van alle groottes samen groeien. Door naar de werkelijke cellen te kijken in plaats van alleen naar het gewicht, hebben de onderzoekers een duidelijker beeld gegeven van hoe deze unieke vis zich voortplant. Ze ontdekten dat de maanvis zijn eieren waarschijnlijk in partijen afgeeft gedurende het seizoen, een strategie die kan helpen om de overleving van zijn nakomelingen in de open oceaan te waarborgen. Deze gedetailleerde blik in de vis bevestigt dat de maanvis, ondanks dat hij de laatste van zijn soort is, voortplantingspatronen volgt die gedeeld worden door veel van zijn verre verwanten, waarbij het vertrouwde met het unieke wordt vermengd.