أرجل هذه السمكة مصنوعة للمشي واستكشاف قاع المحيط

أرجل هذه السمكة مصنوعة للمشي واستكشاف قاع المحيط

هذه السمكة لها أرجل، لكنها ليست مخصصة للمشي فقط. اكتشف العلماء أن أبو الحناء بحر الشمال (Prionotus carolinus) يستخدم أطرافه للمشي على طول قاع البحر لمسح قاع البحر بحثًا عن الطعام المدفون.

وكشف البحث أيضًا عن دليل على كيفية قيام P. carolinus بإعادة استخدام أطرافه كأعضاء حسية على مدار تطوره. كشفت التحليلات الجينومية عن التاريخ التطوري للأرجل ضمن عائلة روبن البحر الأوسع (Triglidae). النتائج في ورقتين نشرتا اليوم 1, 2 تم وصفه في علم الأحياء الحالي.

السمكة المميزة

يمتلك روبيان البحر عيونًا بارزة مثل الضفادع، وزعانف تشبه الطيور، وستة أرجل تشبه سرطان البحر. يقول: إنها "أغرب وأروع الأسماك التي رأيتها على الإطلاق". عالم الأحياء التنموي ديفيد كينجسلي من جامعة ستانفورد في كاليفورنيا، الذي يدرس هذه الحيوانات.

لقد عرف الباحثون منذ فترة طويلة أن أرجل P. carolinus تتمتع بقدرات حسية خاصة 3, 4. عالم الأحياء الجزيئية نيكولاس بيلونو من جامعة هارفارد في كامبريدج، ماساتشوستس، أن مهارات الصيد الخارقة التي يتمتع بها روبيان البحر فعالة للغاية لدرجة أن الأسماك الأخرى تتبعها، على أمل الحصول على بقايا الطعام. ومن المعروف أيضًا أن أرجل السمكة الستة مغطاة بنتوءات صغيرة تشبه براعم التذوق. ومع ذلك، لم يدرس العلماء من قبل أصول قدرات الحيوان بالتفصيل.

أراد فريق بيلونو تغيير هذا الأمر وانضم في النهاية إلى كينجسلي ومجموعته. ووضع الباحثون السمكة في حوض به بلح البحر وكبسولات الأحماض الأمينية، مدفونة جميعها تحت الرواسب. تمكنت الأسماك من العثور على هذه الأشياء وحفرها بأقدامها المجرفة. وكشف فحص دقيق لهذه النتوءات، المعروفة باسم الحليمات جزيئات مستقبلات الذوق, الذين كانوا متخصصين في الكشف عن الأحماض الأمينية والمواد الكيميائية التي تنتجها الكائنات الحية في أعماق البحار.

ومع ذلك، جاءت النتائج الأكثر إثارة للاهتمام بعد أن قام الباحثون بتجديد مخزونهم من أبو الحناء البحري. لم تتمكن هذه الأسماك من العثور على الطعام المدفون، واكتشف الباحثون أنها وصلت عن طريق الخطأ إلى نوع آخر ذو أرجل: P. evolans. كانت أرجل هذا النوع أضيق وتفتقر إلى الحليمات، مما يشير إلى أن الرشاقة والقدرة على التذوق قد تطورتا بشكل مستقل.

قارن العلماء جينومات 13 نوعًا من أنواع أبو الحناء البحري من جميع أنحاء العالم وأنشأوا شجرة عائلة تطورية. وهذا يدل على أن أرجل المشي ظهرت أولاً. تطورت الأعضاء الحسية لاحقًا على أرجل بعض الأنواع.

جينة الأرجل الطويلة

وبعد فحص الجينات النشطة في أطراف الحيوانات، ركز الباحثون على جين يسمى tbx3a. وأظهرت التجارب أنه يلعب دوراً في تكوين الساق حيث تمتلك الأسماك الأخرى زعنفة. عندما استخدم الباحثون أداة الهندسة الوراثية CRISPR-Cas9 لإحداث طفرة tbx3a في بعض أسماك P. carolinus، فقدت الأسماك حليماتها وقدرتها على البحث عن الطعام.

يقوم Tbx3a بتشفير نوع من البروتين يُعرف باسم عامل النسخ. غالبًا ما ينظم عامل النسخ الواحد نشاط مجموعة متنوعة من الجينات، مما يسمح له بأن يكون له تأثيرات واسعة النطاق. لاحظ بيلونو وكينغسلي أنه من الواضح أن tbx3a يلعب دورًا في نمو الساق وإدراك الذوق. ومع ذلك، يضيف العلماء أنهم لا يعرفون حتى الآن أي طفرة غيرت نشاط tbx3a في الأنواع ذات الأرجل الحسية أو كيف أدت إلى ظهور القدرات الجديدة للأسماك. ويقول كينجسلي إنه بمجرد أن يفهموا ذلك، سيتمكن الباحثون من ذلك من الناحية النظرية تحرير الجينوم كريسبر تستخدم لإنشاء أرجل وأعضاء حسية لسمكة أخرى.

يقول توماس فينجر، عالم الأحياء الخلوي والتطوري في كلية الطب بجامعة كولورادو في أورورا: "إن هذه نتائج مهمة ومثيرة للاهتمام حقًا". لقد تفاجأ عندما رأى أن بعض الأنواع تفتقر إلى القدرة على الإحساس بالمواد الكيميائية، لكنه يقول إن الدراسة أظهرت بشكل فعال كيف يمكن أن تتطور هذه القدرة إلى سمة جديدة عن طريق تعديل مجموعة موجودة من الجينات.

1. ألارد، C.A.H. وآخرون. العملة. بيول. https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.08.014 (2024).

2. هربرت، AL وآخرون. العملة. بيول. https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.08.042 (2024).

3. سيلفر، دبليو إل آند فينجر، تي إي جي كومب. فيزيول. 154، 167-174 (1984).

4. بارداش، جي إي & كيس، جيه كوبيا 1965، 194-206 (1965).

تحميل المراجع