Nogi tej ryby są stworzone do chodzenia i odkrywania dna oceanu

Nogi tej ryby są stworzone do chodzenia i odkrywania dna oceanu

Ta ryba ma nogi, ale nie służą one tylko do chodzenia. Naukowcy odkryli, że rudzik północnomorski (Prionotus carolinus) wykorzystuje swoje kończyny do chodzenia po dnie morskim skanować dno morskie w poszukiwaniu zakopanego pożywienia.

Badania ujawniły również dowody na to, że w trakcie swojej ewolucji P. carolinus zmienił przeznaczenie swoich kończyn na narządy zmysłów. Analizy genomu ujawniły historię ewolucji nóg w szerszej rodzinie rudzików morskich (Triglidae). Wyniki przedstawiono w dwóch opublikowanych dzisiaj artykułach 1, 2 opisano w Current Biology.

Specjalna ryba

Rudziki morskie mają wystające oczy jak żaby, płetwy przypominające ptaki i sześć nóg przypominających kraby. To „najdziwniejsza i najfajniejsza ryba, jaką kiedykolwiek widziałem” – mówi biolog rozwojowy David Kingsley z Uniwersytetu Stanforda w Kalifornii, który bada te zwierzęta.

Naukowcy od dawna wiedzieli, że nogi P. carolinus mają szczególne zdolności sensoryczne 3, 4. Biolog molekularny Nicholas Bellono z Uniwersytetu Harvarda w Cambridge w stanie Massachusetts zauważa, że ​​nadprzyrodzone zdolności łowieckie rudzików morskich są tak skuteczne, że inne ryby podążają za nimi, mając nadzieję na resztki. Wiadomo również, że sześć nóg ryby pokrytych jest małymi guzkami przypominającymi kubki smakowe. Jednak naukowcy nie badali wcześniej szczegółowo pochodzenia zdolności zwierzęcia.

Zespół Bellono chciał to zmienić i ostatecznie połączył siły z Kingsleyem i jego grupą. Naukowcy umieścili rybę w zbiorniku z małżami i kapsułkami aminokwasów, a wszystko zasypano osadem. Rybom udało się znaleźć te przedmioty i wykopać je nogami w kształcie łopaty. Bliższe badanie tych guzków, zwanych brodawkami, ujawniło cząsteczki receptorów smaku, którzy specjalizowali się w wykrywaniu aminokwasów i substancji chemicznych wytwarzanych przez organizmy głębinowe.

Jednak najciekawsze wyniki uzyskano po uzupełnieniu przez badaczy zapasów rudzików morskich. Ryby te nie mogły znaleźć zakopanego pożywienia, a badacze odkryli, że przypadkowo dostały się do innego gatunku z nogami: P. evolans. Nogi tego gatunku były węższe i pozbawione brodawek, co wskazuje, że legitymacja i zdolność odczuwania smaku ewoluowały niezależnie.

Naukowcy porównali genomy 13 gatunków rudzików morskich z całego świata i stworzyli ewolucyjne drzewo genealogiczne. To pokazało, że jako pierwsze pojawiły się nogi umożliwiające chodzenie. Narządy zmysłów rozwinęły się później na nogach niektórych gatunków.

Gen długich nóg

Po zbadaniu aktywnych genów w kończynach zwierząt naukowcy skupili się na genie zwanym tbx3a. Eksperymenty wykazały, że odgrywa rolę w tworzeniu nogi w miejscu, w którym inne ryby mają płetwę. Kiedy badacze wykorzystali narzędzie inżynierii genetycznej CRISPR–Cas9 do mutacji tbx3a u niektórych P. carolinus, ryby utraciły brodawki i zdolność kopania w poszukiwaniu pożywienia.

Tbx3a koduje rodzaj białka znany jako czynnik transkrypcyjny. Pojedynczy czynnik transkrypcyjny często reguluje aktywność różnych genów, dzięki czemu ma szerokie skutki. Bellono i Kingsley zauważają, że jasne jest, że tbx3a odgrywa rolę w rozwoju nóg i percepcji smaku. Naukowcy dodają jednak, że nie wiedzą jeszcze, która mutacja zmieniła aktywność tbx3a u gatunków z nogami czuciowymi ani w jaki sposób dała początek nowym zdolnościom ryb. Kiedy to zrozumieją, twierdzi Kingsley, teoretycznie mogliby to zrobić badacze Edycja genomu CRISPR verwenden, um Beinen und Sinnesorgane eines anderen Fisches zu erzeugen.

„To naprawdę znaczące i interesujące wyniki” – mówi Thomas Finger, biolog komórkowy i rozwojowy w Szkole Medycznej Uniwersytetu Kolorado w Aurorze. Był zaskoczony, widząc, że niektórym gatunkom brakuje zdolności wyczuwania substancji chemicznych, ale twierdzi, że badanie skutecznie pokazało, w jaki sposób zdolność ta może przekształcić się w nową cechę poprzez modyfikację istniejącego zestawu genów.

1. Allard, C.A.H. i in. Aktualny Biol. https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.08.014 (2024).

2. Herbert, AL i in. Aktualny Biol. https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.08.042 (2024).

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

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

Pobierz referencje