Τα πόδια αυτού του ψαριού είναι φτιαγμένα για περπάτημα - και εξερεύνηση του βυθού του ωκεανού

Τα πόδια αυτού του ψαριού είναι φτιαγμένα για περπάτημα - και εξερεύνηση του βυθού του ωκεανού

Αυτό το ψάρι έχει πόδια - αλλά δεν είναι μόνο για περπάτημα. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι ο κοκκινολαίμης της Βόρειας Θάλασσας (Prionotus carolinus) χρησιμοποιεί τα άκρα του για να περπατήσει και οι δύο κατά μήκος του βυθού για να σαρώσετε τον πυθμένα της θάλασσας για θαμμένα τρόφιμα.

Η έρευνα αποκάλυψε επίσης στοιχεία για το πώς ο P. carolinus επαναχρησιμοποίησε τα άκρα του ως αισθητήρια όργανα κατά τη διάρκεια της εξέλιξής του. Οι γονιδιωματικές αναλύσεις αποκάλυψαν την εξελικτική ιστορία των ποδιών εντός της ευρύτερης οικογένειας των θαλάσσιων κοκκινοφόρων (Triglidae). Τα αποτελέσματα είναι σε δύο δημοσιεύσεις που δημοσιεύονται σήμερα 1, 2 περιγράφηκε στο Current Biology.

Το ιδιαίτερο ψάρι

Οι κοκκινολαίμηδες έχουν μάτια που προεξέχουν σαν βατράχια, πτερύγια που μοιάζουν με πουλιά και έξι πόδια που μοιάζουν με καβούρια. Είναι «το πιο παράξενο και πιο κουλ ψάρι που έχω δει ποτέ», λέει ο αναπτυξιακός βιολόγος David Kingsley από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ στην Καλιφόρνια, που μελετά αυτά τα ζώα.

Οι ερευνητές γνώριζαν από καιρό ότι τα πόδια του P. carolinus έχουν ειδικές αισθητηριακές ικανότητες 3, 4. Μοριακός βιολόγος Nicholas Bellono από το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ στο Κέιμπριτζ της Μασαχουσέτης, σημειώνει ότι οι υπερφυσικές κυνηγετικές ικανότητες των θαλάσσιων κοκκινολαίμηδων είναι τόσο αποτελεσματικές που τα ακολουθούν και άλλα ψάρια, ελπίζοντας για υπολείμματα. Είναι επίσης γνωστό ότι τα έξι πόδια του ψαριού καλύπτονται με μικρά εξογκώματα που μοιάζουν με γευστικούς κάλυκες. Ωστόσο, οι επιστήμονες δεν είχαν προηγουμένως εξετάσει λεπτομερώς την προέλευση των ικανοτήτων του ζώου.

Η ομάδα του Bellono ήθελε να το αλλάξει αυτό και τελικά ένωσε τις δυνάμεις του με τον Kingsley και την ομάδα του. Οι ερευνητές τοποθέτησαν τα ψάρια σε μια δεξαμενή με μύδια και κάψουλες αμινοξέων, όλα θαμμένα κάτω από ίζημα. Τα ψάρια μπόρεσαν να βρουν αυτά τα αντικείμενα και να τα ξεθάψουν με τα πόδια τους σε σχήμα φτυαριού. Μια πιο προσεκτική εξέταση αυτών των εξογκωμάτων, γνωστών ως θηλών, αποκάλυψε μόρια υποδοχέα γεύσης, που ήταν εξειδικευμένοι στην ανίχνευση αμινοξέων και χημικών ουσιών που παράγονται από οργανισμούς βαθέων υδάτων.

Ωστόσο, τα πιο ενδιαφέροντα αποτελέσματα προέκυψαν αφού οι ερευνητές αναπλήρωσαν την προμήθεια θαλάσσιων κοκκινιστών. Αυτά τα ψάρια δεν μπορούσαν να βρουν την θαμμένη τροφή και οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι κατά λάθος είχαν φτάσει σε ένα άλλο είδος με πόδια: το P. evolans. Τα πόδια αυτού του είδους ήταν στενότερα και δεν είχαν θηλώματα, υποδεικνύοντας ότι η ευαισθησία και η ικανότητα της γεύσης είχαν εξελιχθεί ανεξάρτητα.

Οι επιστήμονες συνέκριναν τα γονιδιώματα 13 ειδών θαλάσσιων κοκκινιστών από όλο τον κόσμο και δημιούργησαν ένα εξελικτικό γενεαλογικό δέντρο. Αυτό έδειξε ότι τα πόδια για περπάτημα αναδύθηκαν πρώτα. Αργότερα αναπτύχθηκαν αισθητήρια όργανα στα πόδια ορισμένων ειδών.

Το γονίδιο των μακριών ποδιών

Αφού εξέτασαν τα ενεργά γονίδια στα άκρα των ζώων, οι ερευνητές εστίασαν σε ένα γονίδιο που ονομάζεται tbx3a. Πειράματα έδειξαν ότι παίζει ρόλο στο σχηματισμό ενός ποδιού όπου άλλα ψάρια έχουν πτερύγιο. Όταν οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το εργαλείο γενετικής μηχανικής CRISPR–Cas9 για να μεταλλάξουν το tbx3a σε κάποιο P. carolinus, τα ψάρια έχασαν τις θηλές τους και την ικανότητα να σκάβουν για τροφή.

Το Tbx3a κωδικοποιεί έναν τύπο πρωτεΐνης που είναι γνωστός ως παράγοντας μεταγραφής. Ένας μεμονωμένος μεταγραφικός παράγοντας συχνά ρυθμίζει τη δραστηριότητα μιας ποικιλίας γονιδίων, επιτρέποντάς του να έχει εκτεταμένες επιδράσεις. Οι Bellono και Kingsley σημειώνουν ότι είναι σαφές ότι το tbx3a παίζει ρόλο στην ανάπτυξη των ποδιών και στην αντίληψη της γεύσης. Ωστόσο, οι επιστήμονες προσθέτουν ότι δεν γνωρίζουν ακόμη ποια μετάλλαξη άλλαξε τη δραστηριότητα του tbx3a σε είδη με αισθητήρια πόδια ή πώς προκάλεσε τις νέες ικανότητες του ψαριού. Μόλις το καταλάβουν αυτό, λέει ο Kingsley, οι ερευνητές θα μπορούσαν θεωρητικά Επεξεργασία γονιδιώματος CRISPR χρησιμοποιήστε για να δημιουργήσετε πόδια και αισθητήρια όργανα ενός άλλου ψαριού.

«Αυτά είναι πραγματικά σημαντικά και ενδιαφέροντα αποτελέσματα», λέει ο Thomas Finger, κυτταρικός και αναπτυξιακός βιολόγος στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου του Κολοράντο στην Aurora. Έμεινε έκπληκτος όταν είδε ότι ορισμένα είδη δεν είχαν την ικανότητα να αισθάνονται χημικές ουσίες, αλλά λέει ότι η μελέτη έδειξε αποτελεσματικά πώς αυτή η ικανότητα θα μπορούσε να εξελιχθεί σε ένα νέο χαρακτηριστικό τροποποιώντας ένα υπάρχον σύνολο γονιδίων.

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).

Λήψη παραπομπών