Les poissons des cavernes ont des adaptations évidentes telles que des yeux manquants et des couleurs pâles qui montrent comment ils ont évolué au fil des millénaires dans un monde sombre et souterrain.

Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université de Cincinnati affirment que ces poissons incroyables ont une physiologie tout aussi remarquable qui les aide à faire face à un environnement pauvre en oxygène qui tuerait d'autres espèces.

Des biologistes du Collège des arts et des sciences de l'UC ont découvert que les poissons des cavernes mexicains produisaient plus d'hémoglobine par le biais de globules rouges beaucoup plus gros que ceux des poissons de surface. L'hémoglobine aide le corps à transporter l'oxygène et le dioxyde de carbone entre les cellules et les organes d'un poisson et ses branchies.

L'étude a été publiée dans la revue Nature Scientific Reports . Cela montre à quel point il reste encore beaucoup à apprendre sur les animaux qui intriguent les biologistes depuis 200 ans.

"Je suis fasciné par ces poissons depuis longtemps", a déclaré Joshua Gross, professeur associé à l'UC.

Cavefish a évolué dans les cavernes du monde entier. L'espèce que les biologistes de l'UC ont examinée, Astyanax mexicanus, a divergé il y a à peine 20 000 ans des poissons de surface que l'on trouve encore dans les ruisseaux voisins de la Sierra de El Abra, au Mexique.

Les poissons des cavernes sont rose pâle et presque translucides par rapport à leurs homologues argentés en surface. Alors que les poissons des cavernes ont le contour le plus faible des orbites résiduelles, les tétras de surface ont d'énormes yeux ronds qui leur donnent une expression perpétuellement surprise.

Malgré leurs nombreuses différences physiques évidentes, les deux poissons sont considérés par beaucoup comme des membres de la même espèce, a déclaré Gross.

"Contrairement aux pinsons de Charles Darwin aux Galapagos qui sont séparés au niveau de l'espèce, les poissons des cavernes et les poissons de surface sont considérés comme des membres de la même espèce et peuvent se croiser", a-t-il déclaré.

Cela en fait un bon système modèle pour les biologistes pour étudier les adaptations évolutives et génétiques, a déclaré Gross.

Gross et ses élèves ont beaucoup appris sur ces poissons déroutants au fil des ans. Ils ont découvert que le crâne du poisson est asymétrique, ce qui pourrait être une adaptation pour naviguer dans un monde sans repères visuels. Et ils ont identifié le gène responsable de la couleur pâle fantomatique du poisson. C'est le même gène responsable de la couleur des cheveux roux chez les humains.

D'autres scientifiques ont rapporté que les poissons des cavernes dorment moins que les poissons de surface.

Pour la dernière étude, les étudiants en biologie de Gross et UC Jessica Friedman et Tyler Boggs, l'auteur principal de l'étude, ont examiné l'hémoglobine dans le sang des poissons des cavernes pour voir si cela pouvait expliquer comment ils survivent à l'environnement à faible teneur en oxygène des grottes souterraines profondes. L'étude de l'UC a examiné les poissons des cavernes de trois populations de grottes mexicaines appelées Chica, Tinaja et Pachón.

Alors que les cours d'eau de surface à mouvement rapide sont saturés d'oxygène, les poissons des cavernes vivent dans des cavernes profondes où l'eau stagnante reste intacte pendant de longues périodes. Des études ont montré que certaines de ces mares stagnantes contiennent beaucoup moins d'oxygène dissous que les eaux de surface.

"Ils se déplacent tout le temps, mais ils ont peu accès à la nutrition", a déclaré Boggs. "C'est un paradoxe. Ils dépensent toute cette énergie. D'où vient-elle ?"

Des échantillons de sang ont révélé que les poissons des cavernes avaient plus d'hémoglobine que les poissons de surface. Les chercheurs de l'UC ont supposé que les poissons des cavernes devaient avoir un hématocrite plus élevé, une mesure clinique de la contribution relative des globules rouges dans le sang total.

Ces chercheurs s'attendaient à trouver plus de globules rouges chez les poissons des cavernes, "mais ils étaient pratiquement les mêmes", a déclaré Gross. "Nous ne pouvions pas comprendre ce qui se passait."

Les biologistes de l'UC ont examiné les globules rouges des deux poissons et ont découvert que ceux des poissons des cavernes étaient beaucoup plus gros en comparaison.

"Cette différence de taille explique en grande partie les différences d'hématocrite", a déclaré Gross. "Nous savons très peu de choses sur le mécanisme de la taille des cellules dans l'évolution, donc cette découverte est quelque chose sur laquelle nous pourrions capitaliser pour mieux comprendre comment les animaux évoluent avec une capacité d'hémoglobine élevée."

Gross a déclaré que l'hémoglobine élevée pourrait permettre aux poissons des cavernes de se nourrir plus longtemps dans un environnement pauvre en oxygène. Les poissons des cavernes doivent souvent travailler plus dur pour trouver de la nourriture limitée disponible dans les grottes.

Boggs a déclaré que les scientifiques sont très intéressés par la façon dont les poissons puisent l'oxygène de l'eau. En raison du changement climatique et du développement humain, les systèmes marins connaissent davantage de catastrophes écologiques telles que les marées rouges, la prolifération d'algues qui créent des environnements à faible teneur en oxygène qui entraînent souvent une mortalité massive de poissons.

"Il y a beaucoup de pertinence écologique ici", a-t-il déclaré. "Cela se produit dans des environnements d'eau douce, des environnements d'eau salée. Les chercheurs essaient d'attirer l'attention sur ce terrible problème."