Denne fiskens ben er laget for å gå - og utforske havbunnen

Denne fiskens ben er laget for å gå - og utforske havbunnen

Denne fisken har ben - men de er ikke bare for å gå. Forskere har oppdaget at Nordsjøen Robin (Prionotus Carolinus) bruker lemmene for å både gå langs havbunnen å skanne havbunnen etter begravd mat.

Forskningen avdekket også bevis på hvordan P. carolinus repurponerte lemmene som sensoriske organer i løpet av utviklingen. Genomiske analyser avslørte evolusjonshistorien til ben i den bredere Sea Robin -familien (Triglidae). Resultatene er i to artikler publisert i dag 1, 2 blitt beskrevet i nåværende biologi.

Den spesielle fisken

Sea Robins har utstikkende øyne som frosker, finner som ligner fugler og seks ben som ligner krabber. De er "den merkeligste og kuleste fisken jeg noensinne har sett," sier Utviklingsbiologen David Kingsley fra Stanford University i California, som studerer disse dyrene.

Forskere har lenge visst at beina til P. carolinus har spesielle sensoriske evner 3, 4. Molekylærbiolog Nicholas Bellono Fra Harvard University i Cambridge, Massachusetts, bemerker at Sea Robins 'overnaturlige jaktferdigheter er så effektive at andre fisk følger dem i håp om rester. Det er også kjent at fiskens seks ben er dekket med små humper som ser ut som smaksløk. Forskere hadde imidlertid ikke tidligere undersøkt opprinnelsen til dyrets evner i detalj.

Bellonos team ønsket å endre dette og gikk til slutt sammen med Kingsley og hans gruppe. Forskerne plasserte fisken i en tank med blåskjell og aminosyrekapsler, alle begravet under sediment. Fisken klarte å finne disse gjenstandene og grave dem opp med sine spadeformede føtter. En nærmere undersøkelse av disse støtene, kjent som papiller, avslørt Smak reseptormolekyler, som var spesialiserte for å oppdage aminosyrer og kjemikalier produsert av dyphavsorganismer.

Imidlertid kom de mest interessante resultatene etter at forskerne etterfylte deres tilførsel av havrobins. Disse fiskene kunne ikke finne den begravde maten, og forskerne oppdaget at de ved et uhell hadde kommet til en annen leggede art: P. Evolans. Bena til denne arten var smalere og manglet papiller, noe som indikerte at juridiske og evnen til å smake hadde utviklet seg uavhengig.

Forskerne sammenlignet genomene til 13 Sea Robin -arter fra hele verden og skapte et evolusjonært slektstre. Dette viste at bena for å gå først dukket opp først. Sensoriske organer utviklet seg senere på bena til noen arter.

The Long Legs -genet

Etter å ha undersøkt de aktive genene i dyrenes lemmer, fokuserte forskerne på et gen kalt TBX3A. Eksperimenter viste at det spiller en rolle i dannelsen av et ben der annen fisk har en finn. Når forskere brukte CRISPR - CAS9 Genetic Engineering Tool for å mutere TBX3A i noen P. carolinus, mistet fisken papillene og evnen til å grave etter mat.

TBX3A koder for en type protein kjent som en transkripsjonsfaktor. En enkelt transkripsjonsfaktor regulerer ofte aktiviteten til en rekke gener, slik at den får utbredte effekter. Bellono og Kingsley bemerker at det er klart at TBX3A spiller en rolle i benutvikling og smakoppfatning. Forskerne legger imidlertid til at de ennå ikke vet hvilken mutasjon som endret TBX3A -aktivitet hos arter med sensoriske ben eller hvordan det ga opphav til fiskens nye evner. Når de først har forstått det, sier Kingsley, kunne forskere teoretisk CRISPR Genomedigering Brukes til å lage ben og sensoriske organer av en annen fisk.

"Dette er virkelig viktige og interessante resultater," sier Thomas Finger, en celle- og utviklingsbiolog ved University of Colorado School of Medicine i Aurora. Han ble overrasket over å se at noen arter manglet evnen til å føle kjemikalier, men han sier at studien effektivt viste hvordan denne evnen kunne utvikle seg til en ny egenskap ved å endre et eksisterende sett med 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).

Last ned referanser