De poten van deze vis zijn gemaakt om te wandelen en de oceaanbodem te verkennen

De poten van deze vis zijn gemaakt om te wandelen en de oceaanbodem te verkennen

Deze vis heeft poten, maar die zijn niet alleen bedoeld om te wandelen. Wetenschappers hebben ontdekt dat het Noordzeeroodborst (Prionotus carolinus) zijn ledematen gebruikt om zowel langs de zeebodem te lopen om de zeebodem te scannen op begraven voedsel.

Het onderzoek bracht ook bewijs aan het licht van de manier waarop P. carolinus in de loop van zijn evolutie zijn ledematen opnieuw gebruikte als sensorische organen. Genomische analyses onthulden de evolutionaire geschiedenis van poten binnen de bredere zeeborstfamilie (Triglidae). De resultaten staan ​​in twee artikelen die vandaag zijn gepubliceerd 1, 2 beschreven in Current Biology.

De bijzondere vis

Zeeroodborsten hebben uitstekende ogen als kikkers, vinnen die op vogels lijken en zes poten die op krabben lijken. Ze zijn “de vreemdste en coolste vissen die ik ooit heb gezien”, zegt de ontwikkelingsbioloog David Kingsley van Stanford University in Californië, die deze dieren bestudeert.

Onderzoekers weten al lang dat de benen van P. carolinus speciale sensorische vermogens hebben 3, 4. Moleculair bioloog Nicholas Bellono van de Harvard Universiteit in Cambridge, Massachusetts, merkt op dat de bovennatuurlijke jachtvaardigheden van zeeroodborsten zo efficiënt zijn dat andere vissen hen volgen, in de hoop op restjes. Het is ook bekend dat de zes poten van de vis bedekt zijn met kleine bultjes die op smaakpapillen lijken. Wetenschappers hadden de oorsprong van de capaciteiten van het dier echter nog niet eerder in detail onderzocht.

Het team van Bellono wilde hier verandering in brengen en bundelde uiteindelijk de krachten met Kingsley en zijn groep. De onderzoekers plaatsten de vissen in een aquarium met mosselen en aminozuurcapsules, allemaal begraven onder sediment. De vissen konden deze voorwerpen vinden en met hun schepvormige voeten opgraven. Een nader onderzoek van deze bultjes, bekend als papillen, onthulde smaakreceptormoleculen, die gespecialiseerd waren in het detecteren van aminozuren en chemicaliën geproduceerd door diepzeeorganismen.

De meest interessante resultaten kwamen echter nadat de onderzoekers hun voorraad zeeroodborsten hadden aangevuld. Deze vissen konden het begraven voedsel niet vinden en de onderzoekers ontdekten dat ze per ongeluk bij een andere pootsoort waren terechtgekomen: P. evolans. De poten van deze soort waren smaller en hadden geen papillen, wat erop wijst dat de beenheid en het smaakvermogen onafhankelijk van elkaar waren geëvolueerd.

De wetenschappers vergeleken de genomen van 13 soorten zeeroodborsten van over de hele wereld en creëerden een evolutionaire stamboom. Hieruit bleek dat de benen om te lopen als eerste naar voren kwamen. Zintuiglijke organen ontwikkelden zich later op de poten van sommige soorten.

Het langebenen-gen

Nadat ze de actieve genen in de ledematen van de dieren hadden onderzocht, concentreerden de onderzoekers zich op een gen genaamd tbx3a. Uit experimenten bleek dat het een rol speelt bij de vorming van een poot waar andere vissen een vin hebben. Toen onderzoekers de genetische manipulatietool CRISPR-Cas9 gebruikten om tbx3a in sommige P. carolinus te muteren, verloren de vissen hun papillen en het vermogen om naar voedsel te graven.

Tbx3a codeert voor een type eiwit dat bekend staat als transcriptiefactor. Vaak reguleert één enkele transcriptiefactor de activiteit van een verscheidenheid aan genen, waardoor deze wijdverspreide effecten kan hebben. Bellono en Kingsley merken op dat het duidelijk is dat tbx3a een rol speelt bij de beenontwikkeling en smaakperceptie. De wetenschappers voegen er echter aan toe dat ze nog niet weten welke mutatie de activiteit van tbx3a veranderde bij soorten met sensorische poten of hoe deze aanleiding gaf tot de nieuwe vermogens van de vis. Als ze dat eenmaal begrijpen, zegt Kingsley, kunnen onderzoekers dat in theorie ook CRISPR-genoombewerking gebruik om poten en zintuigen van een andere vis te creëren.

“Dit zijn echt significante en interessante resultaten”, zegt Thomas Finger, cel- en ontwikkelingsbioloog aan de University of Colorado School of Medicine in Aurora. Hij was verrast om te zien dat sommige soorten het vermogen misten om chemicaliën waar te nemen, maar hij zegt dat de studie effectief heeft aangetoond hoe dit vermogen zou kunnen evolueren naar een nieuwe eigenschap door een bestaande reeks genen te modificeren.

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

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

3. Zilver, WL & Finger, T.E.J. Comp. Fysiool. 154, 167-174 (1984).

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

Referenties downloaden