Denne fiskeben er lavet til at gå - og udforske havbunden

Denne fiskeben er lavet til at gå - og udforske havbunden

Denne fisk har ben - men de er ikke kun til at gå. Forskere har opdaget, at nordsørødben (Prionotus carolinus) bruger sine lemmer til både at gå langs havbunden at scanne havbunden for nedgravet mad.

Forskningen afslørede også beviser for, hvordan P. carolinus genbrugte sine lemmer som sanseorganer i løbet af sin udvikling. Genomiske analyser afslørede den evolutionære historie af ben inden for den bredere familie af havrobin (Triglidae). Resultaterne er i to artikler offentliggjort i dag 1, 2 blevet beskrevet i Current Biology.

Den specielle fisk

Røde rødder har udstående øjne som frøer, finner der ligner fugle og seks ben der ligner krabber. De er "den mærkeligste og sejeste fisk, jeg nogensinde har set," siger udviklingsbiologen David Kingsley fra Stanford University i Californien, som studerer disse dyr.

Forskere har længe vidst, at benene på P. carolinus har særlige sanseevner 3, 4. Molekylærbiolog Nicholas Bellono fra Harvard University i Cambridge, Massachusetts, bemærker, at robiners overnaturlige jagtfærdigheder er så effektive, at andre fisk følger efter dem i håb om rester. Man ved også, at fiskens seks ben er dækket af små knopper, der ligner smagsløg. Forskere havde dog ikke tidligere undersøgt oprindelsen af ​​dyrets evner i detaljer.

Bellonos hold ønskede at ændre dette og sluttede sig sammen med Kingsley og hans gruppe. Forskerne placerede fisken i en tank med muslinger og aminosyrekapsler, alle begravet under sediment. Fiskene var i stand til at finde disse genstande og grave dem op med deres skovlformede fødder. En nærmere undersøgelse af disse knopper, kendt som papiller, afslørede smagsreceptormolekyler, som var specialiserede til at opdage aminosyrer og kemikalier produceret af dybhavsorganismer.

De mest interessante resultater kom dog, efter at forskerne havde genopfyldt deres forsyning med havrødben. Disse fisk kunne ikke finde den nedgravede føde, og forskerne opdagede, at de ved et uheld var kommet til en anden art med ben: P. evolans. Benene på denne art var smallere og manglede papiller, hvilket indikerer, at leginess og evnen til at smage havde udviklet sig uafhængigt.

Forskerne sammenlignede genomerne fra 13 sørobinarter fra hele verden og skabte et evolutionært stamtræ. Dette viste, at benene til gang kom først frem. Senere udviklede sanseorganer sig på nogle arters ben.

Langbensgenet

Efter at have undersøgt de aktive gener i dyrenes lemmer, fokuserede forskerne på et gen kaldet tbx3a. Eksperimenter viste, at det spiller en rolle i dannelsen af ​​et ben, hvor andre fisk har en finne. Da forskere brugte gensplejsningsværktøjet CRISPR-Cas9 til at mutere tbx3a i nogle P. carolinus, mistede fiskene deres papiller og evnen til at grave efter føde.

Tbx3a koder for en type protein kendt som en transkriptionsfaktor. En enkelt transkriptionsfaktor regulerer ofte aktiviteten af ​​en række gener, hvilket gør det muligt at have udbredte virkninger. Bellono og Kingsley bemærker, at det er klart, at tbx3a spiller en rolle i benudvikling og smagsopfattelse. Forskerne tilføjer dog, at de endnu ikke ved, hvilken mutation, der ændrede tbx3a-aktiviteten hos arter med sanseben, eller hvordan den gav anledning til fiskens nye evner. Når de først forstår det, siger Kingsley, kunne forskere teoretisk set CRISPR genom redigering bruge til at skabe ben og sanseorganer af en anden fisk.

"Dette er virkelig betydningsfulde og interessante resultater," siger Thomas Finger, en celle- og udviklingsbiolog ved University of Colorado School of Medicine i Aurora. Han var overrasket over at se, at nogle arter manglede evnen til at fornemme kemikalier, men han siger, at undersøgelsen effektivt viste, hvordan denne evne kunne udvikle sig til en ny egenskab ved at modificere et eksisterende sæt 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. Physiol. 154, 167-174 (1984).

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

Download referencer