Denna fiskens ben är gjorda för att gå - och utforska havsbotten

Denna fiskens ben är gjorda för att gå - och utforska havsbotten

Den här fisken har ben - men de är inte bara för att gå. Forskare har upptäckt att Nordsjön Robin (Prionotus carolinus) använder sina lemmar för att båda gå längs havsbotten För att skanna havsbotten efter begravd mat.

Forskningen avslöjade också bevis på hur P. carolinus återanvände sina lemmar som sensoriska organ under dess utveckling. Genomiska analyser avslöjade den evolutionära historien om ben inom den bredare Sea Robin -familjen (Triglidae). Resultaten finns i två artiklar som publiceras idag 1, 2 beskrivs i nuvarande biologi.

Den speciella fisken

Havrobiner har utskjutande ögon som grodor, fenor som liknar fåglar och sex ben som liknar krabbor. De är "den konstigaste och coolaste fisken jag någonsin har sett", säger Utvecklingsbiologen David Kingsley från Stanford University i Kalifornien, som studerar dessa djur.

Forskare har länge vetat att benen på P. carolinus har speciella sensoriska förmågor 3, 4. Molekylärbiolog Nicholas Bellono Från Harvard University i Cambridge, Massachusetts, konstaterar att Sea Robins övernaturliga jaktfärdigheter är så effektiva att andra fiskar följer dem i hopp om rester. Det är också känt att fiskens sex ben är täckta med små stötar som ser ut som smaklökar. Forskare hade emellertid inte tidigare undersökt ursprunget till djurets förmågor i detalj.

Bellonos team ville ändra detta och gick slutligen samman med Kingsley och hans grupp. Forskarna placerade fisken i en tank med musslor och aminosyrakapslar, alla begravda under sediment. Fisken kunde hitta dessa föremål och gräva dem med sina spadeformade fötter. En närmare undersökning av dessa stötar, kända som papiller, avslöjade smakreceptormolekyler, som var specialiserade för att upptäcka aminosyror och kemikalier producerade av djuphavsorganismer.

Men de mest intressanta resultaten kom efter att forskarna fyllde på deras utbud av Sea Robins. Dessa fiskar kunde inte hitta den begravda maten, och forskarna upptäckte att de av misstag hade kommit till en annan benad art: P. evolans. Benen på denna art var smalare och saknade papiller, vilket indikerade att elighet och förmågan att smaka hade utvecklats oberoende.

Forskarna jämförde genomen av 13 Sea Robin -arter från hela världen och skapade ett evolutionärt släktträd. Detta visade att benen för promenader kom först. Sensoriska organ utvecklades senare på benen på vissa arter.

Den långa bengenen

Efter att ha undersökt de aktiva generna i djurens lemmar fokuserade forskarna på en gen som kallas TBX3A. Experiment visade att det spelar en roll i bildandet av ett ben där andra fiskar har en fen. När forskare använde CRISPR - CAS9 -genetiska teknikverktyget för att mutera TBX3A i vissa P. carolinus, förlorade fisken sina papiller och förmågan att gräva efter mat.

TBX3A kodar en typ av protein som kallas en transkriptionsfaktor. En enda transkriptionsfaktor reglerar ofta aktiviteten hos olika gener, vilket gör att den kan ha utbredda effekter. Bellono och Kingsley noterar att det är uppenbart att TBX3A spelar en roll i benutvecklingen och smakuppfattningen. Forskarna tillägger emellertid att de ännu inte vet vilken mutation som förändrade TBX3A -aktivitet i arter med sensoriska ben eller hur det gav upphov till fiskens nya förmågor. När de förstår det, säger Kingsley, kunde forskare teoretiskt sett CRISPR genomredigering Använd för att skapa ben och sensoriska organ hos en annan fisk.

"Det här är verkligen betydande och intressanta resultat," säger Thomas Finger, en cell- och utvecklingsbiolog vid University of Colorado School of Medicine i Aurora. Han blev förvånad över att se att vissa arter saknade förmågan att känna kemikalier, men han säger att studien effektivt visade hur denna förmåga kunde utvecklas till en ny egenskap genom att modifiera en befintlig uppsättning 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).

Ladda ner referenser