Le zampe di questo pesce sono fatte per camminare ed esplorare il fondale oceanico

Le zampe di questo pesce sono fatte per camminare ed esplorare il fondale oceanico

Questo pesce ha le gambe, ma non servono solo per camminare. Gli scienziati hanno scoperto che il pettirosso del Mare del Nord (Prionotus carolinus) usa i suoi arti per camminare sul fondale marino per scansionare il fondale marino alla ricerca di cibo sepolto.

La ricerca ha anche rivelato prove di come il P. carolinus abbia riproposto i suoi arti come organi sensoriali nel corso della sua evoluzione. Le analisi genomiche hanno rivelato la storia evolutiva delle zampe all'interno della più ampia famiglia dei pettirossi marini (Triglidae). I risultati sono contenuti in due articoli pubblicati oggi 1, 2 stato descritto in Biologia Corrente.

Il pesce speciale

I pettirossi marini hanno occhi sporgenti come le rane, pinne che ricordano gli uccelli e sei zampe che ricordano i granchi. Sono "i pesci più strani e più belli che abbia mai visto", dice il biologo dello sviluppo David Kingsley dalla Stanford University in California, che studia questi animali.

I ricercatori sanno da tempo che le zampe del P. carolinus hanno capacità sensoriali speciali 3, 4. Il biologo molecolare Nicola Bellono dell'Università di Harvard a Cambridge, Massachusetts, osserva che le abilità soprannaturali di caccia dei pettirossi marini sono così efficienti che altri pesci li seguono, sperando negli avanzi. È anche noto che le sei zampe del pesce sono ricoperte da piccole protuberanze che sembrano papille gustative. Tuttavia, gli scienziati non avevano precedentemente esaminato in dettaglio le origini delle capacità dell'animale.

La squadra di Bellono voleva cambiare questa situazione e alla fine ha unito le forze con Kingsley e il suo gruppo. I ricercatori hanno posizionato i pesci in una vasca con cozze e capsule di aminoacidi, il tutto seppellito sotto i sedimenti. I pesci riuscivano a trovare questi oggetti e a dissotterrarli con le loro zampe a forma di pala. Un esame più attento di queste protuberanze, note come papille, ha rivelato molecole dei recettori del gusto, che erano specializzati nel rilevare amminoacidi e sostanze chimiche prodotte da organismi delle profondità marine.

Tuttavia, i risultati più interessanti sono arrivati ​​dopo che i ricercatori hanno rifornito la loro scorta di pettirossi marini. Questi pesci non sono riusciti a trovare il cibo sepolto e i ricercatori hanno scoperto di essersi accidentalmente imbattuti in un'altra specie dotata di zampe: P. evolans. Le zampe di questa specie erano più strette e prive di papille, indicando che la leggibilità e la capacità di gustare si erano evolute in modo indipendente.

Gli scienziati hanno confrontato i genomi di 13 specie di pettirossi marini provenienti da tutto il mondo e hanno creato un albero genealogico evolutivo. Ciò ha dimostrato che le gambe per camminare sono emerse per prime. Gli organi sensoriali si svilupparono successivamente sulle zampe di alcune specie.

Il gene delle gambe lunghe

Dopo aver esaminato i geni attivi negli arti degli animali, i ricercatori si sono concentrati su un gene chiamato tbx3a. Gli esperimenti hanno dimostrato che gioca un ruolo nella formazione di una gamba dove altri pesci hanno una pinna. Quando i ricercatori hanno utilizzato lo strumento di ingegneria genetica CRISPR-Cas9 per mutare tbx3a in alcuni P. carolinus, i pesci hanno perso le papille e la capacità di scavare per cercare cibo.

Tbx3a codifica per un tipo di proteina nota come fattore di trascrizione. Un singolo fattore di trascrizione spesso regola l’attività di una varietà di geni, consentendogli di avere effetti diffusi. Bellono e Kingsley notano che è chiaro che tbx3a gioca un ruolo nello sviluppo delle gambe e nella percezione del gusto. Tuttavia, gli scienziati aggiungono che non sanno ancora quale mutazione abbia cambiato l'attività di tbx3a nelle specie dotate di zampe sensoriali o come abbia dato origine alle nuove capacità dei pesci. Una volta capito questo, dice Kingsley, i ricercatori potrebbero teoricamente farlo Modifica del genoma CRISPR utilizzare per creare zampe e organi sensoriali di un altro pesce.

"Si tratta di risultati davvero significativi e interessanti", afferma Thomas Finger, biologo cellulare e dello sviluppo presso la School of Medicine dell'Università del Colorado ad Aurora. È rimasto sorpreso nel vedere che alcune specie non avevano la capacità di percepire le sostanze chimiche, ma dice che lo studio ha effettivamente dimostrato come questa capacità potrebbe evolversi in un nuovo tratto modificando un insieme di geni esistente.

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

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

3. Argento, WL & Finger, TEJ Comp. Fisiolo. 154, 167-174 (1984).

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

Scarica riferimenti