Tämän kalan jalat on tehty kävelyyn - ja merenpohjan tutkimiseen

Tämän kalan jalat on tehty kävelyyn - ja merenpohjan tutkimiseen

Tällä kalalla on jalat - mutta ne eivät ole vain kävelyä varten. Tutkijat ovat havainneet, että Pohjanmeren robin (Prionotus carolinus) kävelee merenpohjaa pitkin raajoillaan. etsimään haudattua ruokaa merenpohjasta.

Tutkimus paljasti myös todisteita siitä, kuinka P. carolinus käytti raajojaan uudelleen aistielimiksi evoluution aikana. Genomianalyysit paljastivat jalkojen evoluutiohistorian laajemmassa merirobiiniperheessä (Triglidae). Tulokset ovat kahdessa tänään julkaistussa julkaisussa 1, 2 on kuvattu Current Biologyssa.

Erikoinen kala

Merirobiinilla on ulkonevat silmät kuten sammakoilla, lintuja muistuttavat evät ja kuusi rapuja muistuttavaa jalkaa. Ne ovat "oudoimpia ja tyylikkäimpiä kaloja, joita olen koskaan nähnyt", sanoo kehitysbiologi David Kingsley Kalifornian Stanfordin yliopistosta, joka tutkii näitä eläimiä.

Tutkijat ovat pitkään tienneet, että P. carolinuksen jaloilla on erityisiä aistikykyjä 3, 4. Molekyylibiologi Nicholas Bellono Cambridgessa, Massachusettsissa sijaitsevan Harvardin yliopiston tutkija toteaa, että merirobiinien yliluonnolliset metsästystaidot ovat niin tehokkaita, että muut kalat seuraavat niitä toivoen ylijäämiä. Tiedetään myös, että kalan kuusi jalkaa on peitetty pienillä makuhermoilta näyttävillä kuhmuilla. Tiedemiehet eivät kuitenkaan olleet aiemmin tutkineet yksityiskohtaisesti eläimen kykyjen alkuperää.

Bellonon tiimi halusi muuttaa tämän ja lopulta yhdisti voimansa Kingsleyn ja hänen ryhmänsä kanssa. Tutkijat asettivat kalat säiliöön, jossa oli simpukoita ja aminohappokapseleita, jotka kaikki haudattiin sedimentin alle. Kalat pystyivät löytämään nämä esineet ja kaivaa ne esiin lapion muotoisilla jaloillaan. Tarkempi tarkastelu näistä kohoumaista, jotka tunnetaan nimellä papilleja, paljasti makureseptorimolekyylit, jotka olivat erikoistuneet havaitsemaan syvänmeren organismien tuottamia aminohappoja ja kemikaaleja.

Mielenkiintoisimmat tulokset saatiin kuitenkin sen jälkeen, kun tutkijat täydensivät merirobiinivarastoaan. Nämä kalat eivät löytäneet haudattua ruokaa, ja tutkijat havaitsivat, että he olivat vahingossa päässeet toiseen jalkalajiin: P. evolansiin. Tämän lajin jalat olivat kapeammat ja niissä ei ollut papilleja, mikä osoitti, että rehellisyys ja makukyky olivat kehittyneet itsenäisesti.

Tutkijat vertasivat 13 eri puolilta maailmaa kotoisin olevan merirobiinilajin genomeja ja loivat evoluution sukupuun. Tämä osoitti, että kävelevät jalat ilmestyivät ensin. Aistielimet kehittyivät myöhemmin joidenkin lajien jalkoihin.

Pitkät jalat -geeni

Tutkittuaan aktiivisia geenejä eläinten raajoissa tutkijat keskittyivät tbx3a-nimiseen geeniin. Kokeet osoittivat, että sillä on rooli jalan muodostumisessa, kun muilla kaloilla on evä. Kun tutkijat käyttivät CRISPR-Cas9-geeninmuokkaustyökalua tbx3a:n mutatoimiseen joissakin P. carolinus -bakteerissa, kalat menettivät papillansa ja kykynsä kaivaa ruokaa.

Tbx3a koodaa proteiinityyppiä, joka tunnetaan transkriptiotekijänä. Yksittäinen transkriptiotekijä säätelee usein useiden geenien toimintaa, mikä mahdollistaa sen laajalle levinneen vaikutuksen. Bellono ja Kingsley huomauttavat, että on selvää, että tbx3a vaikuttaa jalkojen kehitykseen ja makuaistiin. Tiedemiehet lisäävät kuitenkin, että he eivät vielä tiedä, mikä mutaatio muutti tbx3a-aktiivisuutta lajeissa, joilla on aistijalat, tai miten se sai aikaan kalan uusia kykyjä. Kun he ymmärtävät sen, Kingsley sanoo, tutkijat voisivat teoriassa CRISPR genomin muokkaus käyttää toisen kalan jalkojen ja aistielimien luomiseen.

"Nämä ovat todella merkittäviä ja mielenkiintoisia tuloksia", sanoo Thomas Finger, solu- ja kehitysbiologi Coloradon yliopiston lääketieteellisestä korkeakoulusta Aurorassa. Hän oli yllättynyt nähdessään, että joillakin lajeilla ei ollut kykyä aistia kemikaaleja, mutta hän sanoo, että tutkimus osoitti tehokkaasti, kuinka tämä kyky voi kehittyä uudeksi piirteeksi muuttamalla olemassa olevaa geenisarjaa.

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

2. Herbert, A.L. et ai. 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).

Lataa viitteitä