Nohy této ryby jsou jako stvořené pro chůzi - a prozkoumávání dna oceánu

Nohy této ryby jsou jako stvořené pro chůzi - a prozkoumávání dna oceánu

Tato ryba má nohy – ale nejsou jen na chůzi. Vědci zjistili, že červenka severní (Prionotus carolinus) používá své končetiny k chůzi po mořském dně. skenovat mořské dno a hledat zakopané jídlo.

Výzkum také odhalil důkazy o tom, jak P. carolinus v průběhu svého vývoje přeměnil své končetiny jako smyslové orgány. Genomické analýzy odhalily evoluční historii nohou v rámci širší čeledi mořských červenek (Triglidae). Výsledky jsou dnes zveřejněny ve dvou článcích 1, 2 byly popsány v Current Biology.

Speciální ryba

Červenky mají vyčnívající oči jako žáby, ploutve, které připomínají ptáky, a šest nohou, které připomínají kraby. Jsou to „nejpodivnější a nejúžasnější ryby, jaké jsem kdy viděl,“ říká vývojový biolog David Kingsley ze Stanfordské univerzity v Kalifornii, která tato zvířata studuje.

Vědci již dlouho věděli, že nohy P. carolinus mají zvláštní smyslové schopnosti 3, 4. Molekulární biolog Nicholas Bellono z Harvardské univerzity v Cambridge, Massachusetts, poznamenává, že nadpřirozené lovecké schopnosti mořských červenek jsou tak účinné, že je následují další ryby a doufají, že jim zůstanou zbytky. Je také známo, že šest nohou ryby je pokryto malými hrbolky, které vypadají jako chuťové pohárky. Vědci však dříve původ schopností zvířete podrobně nezkoumali.

Bellonův tým to chtěl změnit a nakonec spojil síly s Kingsleym a jeho skupinou. Vědci umístili ryby do nádrže s mušlemi a kapslemi aminokyselin, vše pohřbené pod sedimentem. Ryby dokázaly tyto předměty najít a vyhrabat je svými lopatovitými nohami. Bližší zkoumání těchto hrbolků, známých jako papily, odhalilo molekuly chuťových receptorů, kteří se specializovali na detekci aminokyselin a chemikálií produkovaných hlubokomořskými organismy.

Nejzajímavější výsledky však přišly poté, co jim vědci doplnili zásoby červenek. Tyto ryby nemohly najít zahrabanou potravu a výzkumníci zjistili, že se náhodou dostaly k jinému druhu s nohama: P. evolans. Nohy tohoto druhu byly užší a postrádaly papily, což svědčí o tom, že štíhlost a schopnost ochutnávat se vyvíjely nezávisle.

Vědci porovnali genomy 13 druhů červenek z celého světa a vytvořili evoluční rodokmen. To ukázalo, že nohy pro chůzi se objevily jako první. Na nohách některých druhů se později vyvinuly smyslové orgány.

Gen pro dlouhé nohy

Po prozkoumání aktivních genů v končetinách zvířat se vědci zaměřili na gen zvaný tbx3a. Pokusy ukázaly, že hraje roli při formování nohy tam, kde jiné ryby mají ploutev. Když vědci použili nástroj genetického inženýrství CRISPR–Cas9 k mutaci tbx3a v některých P. carolinus, ryby ztratily papily a schopnost hrabat potravu.

Tbx3a kóduje typ proteinu známý jako transkripční faktor. Jediný transkripční faktor často reguluje aktivitu různých genů, což mu umožňuje mít široké účinky. Bellono a Kingsley poznamenávají, že je jasné, že tbx3a hraje roli ve vývoji nohou a vnímání chuti. Vědci však dodávají, že zatím nevědí, která mutace změnila aktivitu tbx3a u druhů se smyslovýma nohama nebo jak dala vzniknout novým schopnostem ryb. Jakmile to vědci pochopí, říká Kingsley, teoreticky by mohli Editace genomu CRISPR použít k vytvoření nohou a smyslových orgánů jiné ryby.

"Jsou to opravdu významné a zajímavé výsledky," říká Thomas Finger, buněčný a vývojový biolog z University of Colorado School of Medicine v Auroře. Byl překvapen, když viděl, že některé druhy postrádají schopnost vnímat chemikálie, ale říká, že studie účinně ukázala, jak se tato schopnost může vyvinout v novou vlastnost úpravou existující sady genů.

1. Allard, C.A.H. a kol. Curr. Biol. https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.08.014 (2024).

2. Herbert, A. L. a kol. 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).

Stáhněte si reference