Regression of dark color in subterranean fishes involves multiple mechanisms: response to hormones and neurotransmitters

Organisms with source-populations restricted to the subterranean biotope (troglobites) are excellent models for comparative evolutionary studies, due to their specialization to permanent absence of light. Eye and dark pigment regression are characteristics of most troglobites. In spite of the advance in knowledge on the mechanisms behind eye regression in cave fishes, very little is known about pigmentation changes. Studies were focused on three species of the genus Pimelodella. Exemplars of the troglobitic P. spelaea and P. kronei were compared with the epigean (surface) P. transitoria, putative sister-species of the latter. Melanophore areas and densities are significantly lower in the troglobitic species. Evaluating the in vitro response of these cells to adrenaline, acetylcholine and MCH, we observed a reduced response in both troglobites to adrenaline. The same trend was observed with MCH, but not statistically significant. No response to acetilcholine was detected in all the three. Contrary to expectations, even though eye-regression in P. spelaea was much lower than in P. kronei, pigmentation regression was more advanced. Multiple mechanisms of loss showing a mosaic of traits in troglobitic fishes are discussed here.(AU)

Organismos com populações-fonte restritas ao biótopo subterrâneo (troglóbios) são excelentes modelos para estudos evolutivos comparativos, devido à especialização resultante do isolamento sob um regime seletivo particular, com ênfase na permanente falta de luz. A regressão do olho e da pigmentação são características dos troglobites. Apesar do avanço do conhecimento sobre os mecanismos subjacentes à regressão ocular em peixes de caverna, pouco se sabe sobre mudanças de pigmentação. Os estudos foram focados em três espécies do gênero Pimelodella. Exemplares das espécies troglóbias P. spelaea e P. kronei foram comparados com a epígea P. transitoria, provável espécie-irmã dessa última. As áreas e densidades dos melanóforos são significativamente menores nas espécies troglóbias. Avaliando a resposta in vitro dessas células à adrenalina, acetilcolina e MCH, observamos uma resposta reduzida em ambos os troglóbios à adrenalina. A mesma tendência foi observado com o MCH, mas não estatisticamente. Nenhuma resposta à acetilcolina foi detectada três. Contrariamente às expectativas, embora a regressão ocular em P. spelaea seja bem menor do que em P. kronei, a regressão na pigmentação foi mais acentuada. Múltiplos mecanismos de regressão, mostrando um mosaico de características em peixes troglóbios, são discutidos aqui.(AU)

Regression of dark color in subterranean fishes involves multiple mechanisms: response to hormones and neurotransmitters

ABSTRACT Organisms with source-populations restricted to the subterranean biotope (troglobites) are excellent models for comparative evolutionary studies, due to their specialization to permanent absence of light. Eye and dark pigment regression are characteristics of most troglobites. In spite of the advance in knowledge on the mechanisms behind eye regression in cave fishes, very little is known about pigmentation changes. Studies were focused on three species of the genus Pimelodella. Exemplars of the troglobitic P. spelaea and P. kronei were compared with the epigean (surface) P. transitoria, putative sister-species of the latter. Melanophore areas and densities are significantly lower in the troglobitic species. Evaluating the in vitro response of these cells to adrenaline, acetylcholine and MCH, we observed a reduced response in both troglobites to adrenaline. The same trend was observed with MCH, but not statistically significant. No response to acetilcholine was detected in all the three. Contrary to expectations, even though eye-regression in P. spelaea was much lower than in P. kronei, pigmentation regression was more advanced. Multiple mechanisms of loss showing a mosaic of traits in troglobitic fishes are discussed here.

RESUMO Organismos com populações-fonte restritas ao biótopo subterrâneo (troglóbios) são excelentes modelos para estudos evolutivos comparativos, devido à especialização resultante do isolamento sob um regime seletivo particular, com ênfase na permanente falta de luz. A regressão do olho e da pigmentação são características dos troglobites. Apesar do avanço do conhecimento sobre os mecanismos subjacentes à regressão ocular em peixes de caverna, pouco se sabe sobre mudanças de pigmentação. Os estudos foram focados em três espécies do gênero Pimelodella. Exemplares das espécies troglóbias P. spelaea e P. kronei foram comparados com a epígea P. transitoria, provável espécie-irmã dessa última. As áreas e densidades dos melanóforos são significativamente menores nas espécies troglóbias. Avaliando a resposta in vitro dessas células à adrenalina, acetilcolina e MCH, observamos uma resposta reduzida em ambos os troglóbios à adrenalina. A mesma tendência foi observado com o MCH, mas não estatisticamente. Nenhuma resposta à acetilcolina foi detectada três. Contrariamente às expectativas, embora a regressão ocular em P. spelaea seja bem menor do que em P. kronei, a regressão na pigmentação foi mais acentuada. Múltiplos mecanismos de regressão, mostrando um mosaico de características em peixes troglóbios, são discutidos aqui.