Краката на тази риба са направени за ходене - и изследване на океанското дъно

Краката на тази риба са направени за ходене - и изследване на океанското дъно

Тази риба има крака - но те не са само за ходене. Учените са открили, че робинът в Северно море (Prionotus carolinus) използва крайниците си, за да върви по морското дъно на морското дъно За да сканирате морското дъно за погребана храна.

Изследването разкри също доказателства за това как P. carolinus е пренасочил крайниците си като сензорни органи в хода на своята еволюция. Геномните анализи разкриха еволюционната история на краката в по -широкото семейство на морския Робин (Triglidae). Резултатите са в два документа, публикувани днес 1, 2 са описани в настоящата биология.

Специалната риба

Морските робини имат изпъкнали очи като жаби, перки, които наподобяват птици и шест крака, които приличат на раци. Те са „най -странните и най -готини риби, които съм виждал“, казва Биологът на развитието Дейвид Кингсли от университета в Станфорд в Калифорния, който изучава тези животни.

Изследователите отдавна знаят, че краката на P. carolinus имат специални сензорни способности 3, 4. Молекулярен биолог Никълъс Белоно От Харвардския университет в Кеймбридж, Масачузетс, отбелязва, че свръхестествените ловни умения на Sea Robins са толкова ефективни, че други риби ги следват, надявайки се на остатъци. Известно е също, че шестте крака на рибата са покрити с малки неравности, които приличат на вкусови рецептори. Учените обаче не са разгледали подробно произхода на способностите на животното.

Екипът на Белоно искаше да промени това и в крайна сметка обедини усилията си с Кингсли и неговата група. Изследователите поставиха рибата в резервоар с миди и аминокиселинни капсули, всички погребани под утайка. Рибите успяха да намерят тези предмети и да ги изкопаят с краката си с форма на лопата. По -внимателно изследване на тези неравности, известни като папили, разкри молекули на вкусовите рецептори, които бяха специализирани за откриване на аминокиселини и химикали, произведени от дълбоководни организми.

Най -интересните резултати обаче дойдоха, след като изследователите попълниха снабдяването си с морски робини. Тези риби не можаха да намерят погребаната храна и изследователите откриха, че случайно са стигнали до друг вид на крака: P. evolans. Краката на този вид бяха по -тесни и липсваха папили, което показваше, че законността и способността за вкус са се развили независимо.

Учените сравняват геномите на 13 вида морски робин от цял ​​свят и създадоха еволюционно родословно дърво. Това показа, че първо се появиха краката за ходене. По -късно сензорните органи се развиват на краката на някои видове.

Генът на дългите крака

След изследване на активните гени в крайниците на животните, изследователите се фокусираха върху ген, наречен Tbx3a. Експериментите показаха, че тя играе роля за образуването на крак, където другите риби имат перка. Когато изследователите използваха инструмента за генно инженерство CRISPR - CAS9, за да мутират TBX3A в някои P. carolinus, рибата загуби папилите си и способността да копае за храна.

TBX3A кодира тип протеин, известен като транскрипционен фактор. Единичен транскрипционен фактор често регулира активността на различни гени, което му позволява да има широко разпространени ефекти. Белоно и Кингсли отбелязват, че е ясно, че TBX3A играе роля в развитието на краката и възприемането на вкуса. Учените обаче добавят, че все още не знаят коя мутация е променила активността на TBX3A при видове със сензорни крака или как е породила новите способности на рибата. След като разберат това, казва Кингсли, изследователите биха могли теоретично да Редактиране на геном на CRISPR Използвайте за създаване на крака и сензорни органи на друга риба.

„Това са наистина важни и интересни резултати“, казва Томас Фингър, биолог за клетки и развитие в Университета в Колорадо Медицинско училище в Аврора. Той беше изненадан, когато видя, че на някои видове липсва способността да усеща химикали, но той казва, че изследването ефективно показва как тази способност може да се развива в нова черта чрез промяна на съществуващ набор от гени.

1. Allard, C.A.H. и др. Curr. Биол. https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.08.014 (2024).

2. Herbert, A.L. et al. Curr. Биол. https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.08.042 (2024).

3. Silver, W. L. & Finger, T. E. J. Comp. Физиол. 154, 167-174 (1984).

4. Bardach, J. E. & Case, J. Copeia 1965, 194-206 (1965).

Изтеглете референции