Denne fiskes ben er lavet til at gå - og udforske havbunden

Denne fiskes ben er lavet til at gå - og udforske havbunden

Denne fisk har ben - men de er ikke kun til at gå. Forskere har opdaget, at Nordsøen Robin (Prionotus Carolinus) bruger sine lemmer til begge at gå langs havbunden at scanne havbunden for begravet mad.

Forskningen afslørede også bevis for, hvordan P. Carolinus genbrugte sine lemmer som sensoriske organer i løbet af dens udvikling. Genomiske analyser afslørede den evolutionære historie med ben inden for den bredere havrobin -familie (Triglidae). Resultaterne er i to papirer, der er offentliggjort i dag 1, 2 blevet beskrevet i den nuværende biologi.

Den specielle fisk

Sea Robins har fremspringende øjne som frøer, finner, der ligner fugle og seks ben, der ligner krabber. De er "den underligste og sejeste fisk, jeg nogensinde har set," siger Udviklingsbiologen David Kingsley fra Stanford University i Californien, der studerer disse dyr.

Forskere har længe vidst, at benene på P. Carolinus har særlige sensoriske evner 3, 4. Molekylærbiolog Nicholas Bellono Fra Harvard University i Cambridge, Massachusetts, bemærker, at Sea Robins 'overnaturlige jagtfærdigheder er så effektive, at andre fisk følger dem i håb om rester. Det er også kendt, at fiskens seks ben er dækket med små buler, der ligner smagsløg. Forskere havde imidlertid ikke tidligere undersøgt oprindelsen af ​​dyrets evner i detaljer.

Bellonos team ville ændre dette og gik i sidste ende sammen med Kingsley og hans gruppe. Forskerne placerede fisken i en tank med muslinger og aminosyrekapsler, alle begravet under sediment. Fiskene var i stand til at finde disse genstande og grave dem op med deres skovlformede fødder. En nærmere undersøgelse af disse buler, kendt som papillae, afsløret Smagreceptormolekyler, der var specialiserede til at påvise aminosyrer og kemikalier produceret af dybhavsorganismer.

De mest interessante resultater kom imidlertid, efter at forskerne genopfyldte deres forsyning af Sea Robins. Disse fisk kunne ikke finde den begravede mad, og forskerne opdagede, at de ved et uheld var kommet til en anden benet art: P. Evolans. Benene på denne art var smalere og manglede papiller, hvilket indikerede, at legethed og evnen til at smage havde udviklet sig uafhængigt.

Forskerne sammenlignede genomerne af 13 havrobinarter fra hele verden og skabte et evolutionært slægtstræ. Dette viste, at benene til at gå dukkede op først. Sensoriske organer udviklede sig senere på benene på nogle arter.

Det lange bengen

Efter at have undersøgt de aktive gener i dyrenes lemmer, fokuserede forskerne på et gen kaldet TBX3A. Eksperimenter viste, at det spiller en rolle i dannelsen af ​​et ben, hvor andre fisk har en fin. Da forskere brugte CRISPR - CAS9 -genetisk ingeniørværktøj til at mutere TBX3A i nogle P. Carolinus, mistede fiskene deres papiller og evnen til at grave efter mad.

TBX3A koder for en type protein kendt som en transkriptionsfaktor. En enkelt transkriptionsfaktor regulerer ofte aktiviteten af ​​en række gener, hvilket gør det muligt for den at have udbredte effekter. Bellono og Kingsley bemærker, at det er klart, at TBX3A spiller en rolle i benudviklingen og smagsopfattelsen. Forskerne tilføjer imidlertid, at de endnu ikke ved, hvilken mutation der ændrede TBX3A -aktivitet i arter med sensoriske ben, eller hvordan det gav anledning til fiskens nye evner. Når de først har forstået det, siger Kingsley, kunne forskere teoretisk CRISPR -genomredigering Brug til at skabe ben og sensoriske organer af en anden fisk.

”Dette er virkelig betydningsfulde og interessante resultater,” siger Thomas Finger, en celle- og udviklingsbiolog ved University of Colorado School of Medicine i Aurora. Han blev overrasket over at se, at nogle arter manglede evnen til at føle kemikalier, men han siger, at undersøgelsen effektivt viste, hvordan denne evne kunne udvikle sig til en ny egenskab ved at ændre et eksisterende sæt gener.

1. Allard, C.A.H. et al. Curr. Biol. https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.08.014 (2024).

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

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

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

Download referencer