Τα πόδια αυτού του ψαριού κατασκευάζονται για περπάτημα - και εξερεύνηση του δαπέδου του ωκεανού

Τα πόδια αυτού του ψαριού κατασκευάζονται για περπάτημα - και εξερεύνηση του δαπέδου του ωκεανού

Αυτό το ψάρι έχει πόδια - αλλά δεν είναι μόνο για το περπάτημα. Οι επιστήμονες έχουν ανακαλύψει ότι ο Robin της Βόρειας Θάλασσας (Prionotus Carolinus) χρησιμοποιεί τα άκρα του για να περπατήσει κατά μήκος του βυθού Για να σαρώσετε το θαλασσινό νερό για θαμμένο φαγητό.

Η έρευνα αποκάλυψε επίσης στοιχεία για το πώς ο P. Carolinus επαναπροσδιορίστηκε τα άκρα του ως αισθητήρια όργανα κατά τη διάρκεια της εξέλιξής του. Οι γονιδιωματικές αναλύσεις αποκάλυψαν την εξελικτική ιστορία των ποδιών μέσα στην ευρύτερη οικογένεια Sea Robin (Triglidae). Τα αποτελέσματα βρίσκονται σε δύο έγγραφα που δημοσιεύονται σήμερα 1, 2 έχει περιγραφεί στην τρέχουσα βιολογία.

Το ειδικό ψάρι

Οι Robins της θάλασσας έχουν προεξέχοντα μάτια όπως βατράχια, πτερύγια που μοιάζουν με πτηνά και έξι πόδια που μοιάζουν με καβούρια. Είναι "τα πιο περίεργα και πιο δροσερά ψάρια που έχω δει ποτέ", λέει ο Ο αναπτυξιακός βιολόγος David Kingsley από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ στην Καλιφόρνια, ο οποίος μελετά αυτά τα ζώα.

Οι ερευνητές γνωρίζουν από καιρό ότι τα πόδια του P. carolinus έχουν ειδικές αισθητηριακές ικανότητες 3, 4. Μοριακός βιολόγος Nicholas Bellono Από το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ στο Κέιμπριτζ, Μασαχουσέτη, σημειώνει ότι οι υπερφυσικές δεξιότητες κυνηγιού της Sea Robins είναι τόσο αποτελεσματικές που τα άλλα ψάρια ακολουθούν, ελπίζοντας για υπολείμματα. Είναι επίσης γνωστό ότι τα έξι πόδια του ψαριού καλύπτονται με μικρά χτυπήματα που μοιάζουν με γεύση. Ωστόσο, οι επιστήμονες δεν είχαν προηγουμένως εξετάσει λεπτομερώς την προέλευση των ικανοτήτων του ζώου.

Η ομάδα του Bellono ήθελε να αλλάξει αυτό και τελικά ένωσε τις δυνάμεις του με τον Kingsley και την ομάδα του. Οι ερευνητές τοποθετούσαν τα ψάρια σε μια δεξαμενή με μύδια και κάψουλες αμινοξέων, όλα θαμμένα κάτω από ιζήματα. Τα ψάρια ήταν σε θέση να βρουν αυτά τα αντικείμενα και να τα σκάψουν με τα πόδια τους σε σχήμα φτυάρι. Μια πιο προσεκτική εξέταση αυτών των προσκρούσεων, γνωστή ως Papillae, αποκάλυψε Μόρια υποδοχέα γεύσης, οι οποίοι ήταν εξειδικευμένοι για την ανίχνευση αμινοξέων και χημικών ουσιών που παράγονται από οργανισμούς βαθέων υδάτων.

Ωστόσο, τα πιο ενδιαφέροντα αποτελέσματα ήρθαν αφού οι ερευνητές αναπλήρωσαν την προμήθεια των θαλάσσιων ρομπτών. Αυτά τα ψάρια δεν μπορούσαν να βρουν τα θαμμένα τρόφιμα και οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι είχαν φτάσει τυχαία σε ένα άλλο είδος με πόδια: P. Evolans. Τα πόδια αυτού του είδους ήταν στενότερα και δεν είχαν θηλές, υποδεικνύοντας ότι η Leginess και η ικανότητα γεύσης είχαν εξελιχθεί ανεξάρτητα.

Οι επιστήμονες συνέκριναν τα γονιδιώματα 13 ειδών Sea Robin από όλο τον κόσμο και δημιούργησαν ένα εξελικτικό οικογενειακό δέντρο. Αυτό έδειξε ότι τα πόδια για το περπάτημα εμφανίστηκαν πρώτα. Τα αισθητήρια όργανα αναπτύχθηκαν αργότερα στα πόδια ορισμένων ειδών.

Το γονίδιο των μακριών ποδιών

Μετά την εξέταση των ενεργών γονιδίων στα άκρα των ζώων, οι ερευνητές επικεντρώθηκαν σε ένα γονίδιο που ονομάζεται TBX3A. Τα πειράματα έδειξαν ότι παίζει ρόλο στο σχηματισμό ενός ποδιού όπου άλλα ψάρια έχουν πτερύγιο. Όταν οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το εργαλείο γενετικής μηχανικής CRISPR -CAS9 για να μεταλλαχθούν το TBX3A σε κάποιο P. Carolinus, τα ψάρια έχασαν τις θηλές τους και την ικανότητα να σκάβουν για φαγητό.

Το TBX3A κωδικοποιεί έναν τύπο πρωτεΐνης γνωστού ως παράγοντα μεταγραφής. Ένας μεμονωμένος παράγοντας μεταγραφής συχνά ρυθμίζει τη δραστηριότητα μιας ποικιλίας γονιδίων, επιτρέποντάς του να έχει ευρέως διαδεδομένα αποτελέσματα. Οι Bellono και Kingsley σημειώνουν ότι είναι σαφές ότι το TBX3A παίζει ρόλο στην ανάπτυξη των ποδιών και την αντίληψη της γεύσης. Ωστόσο, οι επιστήμονες προσθέτουν ότι δεν γνωρίζουν ακόμη ποια μετάλλαξη άλλαξε τη δραστηριότητα TBX3A σε είδη με αισθητήρια πόδια ή πώς δημιούργησε τις νέες ικανότητες του ψαριού. Μόλις το καταλάβουν, λέει ο Kingsley, οι ερευνητές θα μπορούσαν θεωρητικά Επεξεργασία γονιδιώματος CRISPR Χρησιμοποιήστε για να δημιουργήσετε πόδια και αισθητήρια όργανα άλλου ψαριού.

"Αυτά είναι πραγματικά σημαντικά και ενδιαφέροντα αποτελέσματα", λέει ο Thomas Finger, ένας κυττάρος και ένας αναπτυξιακός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο Σχολή Ιατρικής στην Aurora. Ήταν έκπληκτος που είδε ότι ορισμένα είδη δεν είχαν την ικανότητα να αισθάνονται χημικά, αλλά λέει ότι η μελέτη έδειξε αποτελεσματικά πώς αυτή η ικανότητα θα μπορούσε να εξελιχθεί σε ένα νέο χαρακτηριστικό τροποποιώντας ένα υπάρχον σύνολο γονιδίων.

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

2. Herbert, Α.Ι. et αϊ. Curr. ΒίοΙ. https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.08.042 (2024).

3. Silver, W. L. & Finger, Τ. Ε. J. Comp. Physiol. 154, 167-174 (1984).

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

Αναφορές λήψης