Краката на тази риба са създадени за разходки - и изследване на океанското дъно

Краката на тази риба са създадени за разходки - и изследване на океанското дъно

Тази риба има крака, но те не са само за ходене. Учените са открили, че червеноперката от Северно море (Prionotus carolinus) използва крайниците си, за да се разхожда по морското дъно за сканиране на морското дъно за заровена храна.

Изследването също така разкрива доказателства за това как P. carolinus преназначава крайниците си като сетивни органи в хода на своята еволюция. Геномните анализи разкриха еволюционната история на краката в по-широкото семейство морски робини (Triglidae). Резултатите са в две публикации, публикувани днес 1, 2 е описано в Current Biology.

Специалната риба

Морските роби имат изпъкнали очи като жаби, перки, които приличат на птици, и шест крака, които приличат на раци. Те са „най-странната и готина риба, която някога съм виждал“, казва биологът по развитие Дейвид Кингсли от Станфордския университет в Калифорния, който изучава тези животни.

Изследователите отдавна знаят, че краката на P. carolinus имат специални сензорни способности 3, 4. Молекулярният биолог Николас Белоно от Харвардския университет в Кеймбридж, Масачузетс, отбелязва, че свръхестествените ловни умения на морските робини са толкова ефективни, че други риби ги следват, надявайки се на остатъци. Известно е също, че шестте крака на рибата са покрити с малки издатини, които приличат на вкусови рецептори. Учените обаче не са изследвали в детайли произхода на способностите на животното.

Екипът на Белоно искаше да промени това и в крайна сметка обедини сили с Кингсли и неговата група. Изследователите поставят рибата в резервоар с миди и аминокиселинни капсули, всички заровени под утайка. Рибите успяха да намерят тези предмети и да ги изровят с краката си с форма на лопата. По-внимателно изследване на тези подутини, известни като папили, разкри вкусови рецепторни молекули, които бяха специализирани да откриват аминокиселини и химикали, произведени от дълбоководни организми.

Най-интересните резултати обаче дойдоха, след като изследователите попълниха запасите си от морски робини. Тези риби не можаха да намерят заровената храна и изследователите откриха, че случайно са стигнали до друг крак вид: P. evolans. Краката на този вид са били по-тесни и без папили, което показва, че еластичността и способността за вкус са се развили независимо.

Учените сравниха геномите на 13 вида морски робини от целия свят и създадоха еволюционно родословно дърво. Това показва, че краката за ходене са се появили първи. Сетивните органи по-късно се развиват върху краката на някои видове.

Генът на дългите крака

След като изследват активните гени в крайниците на животните, изследователите се фокусират върху ген, наречен tbx3a. Експериментите показват, че той играе роля при образуването на крака там, където другите риби имат перка. Когато изследователите използваха инструмента за генно инженерство CRISPR-Cas9, за да мутират tbx3a в някои P. carolinus, рибите загубиха папилите си и способността си да копаят за храна.

Tbx3a кодира вид протеин, известен като транскрипционен фактор. Единичен транскрипционен фактор често регулира активността на различни гени, което му позволява да има широко разпространени ефекти. Белоно и Кингсли отбелязват, че е ясно, че tbx3a играе роля в развитието на краката и вкусовото възприятие. Учените обаче добавят, че все още не знаят коя мутация е променила активността на tbx3a при видове със сензорни крака или как е довела до новите способности на рибата. След като разберат това, казва Кингсли, изследователите биха могли теоретично Редактиране на генома на CRISPR използвайте за създаване на крака и сетивни органи на друга риба.

„Това са наистина значителни и интересни резултати“, казва Томас Фингър, биолог по клетки и развитие в Медицинския факултет на Университета на Колорадо в Аврора. Той беше изненадан да види, че някои видове нямат способността да усещат химикали, но казва, че проучването ефективно показва как тази способност може да се развие в нова черта чрез модифициране на съществуващ набор от гени.

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. Physiol. 154, 167-174 (1984).

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

Изтегляне на препратки