Noge ove ribe stvorene su za hodanje - i istraživanje dna oceana

Noge ove ribe stvorene su za hodanje - i istraživanje dna oceana

Ova riba ima noge - ali one nisu samo za hodanje. Znanstvenici su otkrili da sjevernomorski crvendać (Prionotus carolinus) koristi svoje udove kako bi hodao po morskom dnu skenirati morsko dno u potrazi za zakopanom hranom.

Istraživanje je također otkrilo dokaze o tome kako je P. carolinus promijenio namjenu svojih udova u osjetilne organe tijekom svoje evolucije. Genomske analize otkrile su evolucijsku povijest nogu unutar šire obitelji morskih crvendaća (Triglidae). Rezultati su u dva rada objavljena danas 1, 2 opisano u Current Biology.

Posebna riba

Morski crvendaći imaju izbočene oči poput žaba, peraje koje podsjećaju na ptice i šest nogu koje podsjećaju na rakove. Oni su "najčudnija i najcool riba koju sam ikad vidio", kaže razvojni biolog David Kingsley sa Sveučilišta Stanford u Kaliforniji, koji proučava ove životinje.

Istraživači već dugo znaju da noge P. carolinus imaju posebne senzorne sposobnosti 3, 4. Molekularni biolog Nicholas Bellono sa Sveučilišta Harvard u Cambridgeu, Massachusetts, primjećuje da su nadnaravne lovačke vještine morskih crvendaća toliko učinkovite da ih druge ribe slijede, nadajući se ostacima. Također je poznato da je ribinih šest nogu prekriveno malim izbočinama koje izgledaju poput okusnih pupoljaka. Međutim, znanstvenici nisu prethodno detaljno ispitali podrijetlo sposobnosti ove životinje.

Bellonov tim želio je to promijeniti i naposljetku je udružio snage s Kingsleyem i njegovom grupom. Istraživači su stavili ribu u spremnik sa dagnjama i kapsulama aminokiselina, sve zakopano ispod sedimenta. Ribe su mogle pronaći te predmete i iskopati ih svojim nogama u obliku lopate. Pomnije ispitivanje ovih izbočina, poznatih kao papile, otkrilo je molekule receptora okusa, koji su bili specijalizirani za otkrivanje aminokiselina i kemikalija koje proizvode organizmi dubokih mora.

Međutim, najzanimljiviji rezultati došli su nakon što su istraživači obnovili svoje zalihe morskih crvendaća. Ove ribe nisu mogle pronaći zakopanu hranu, a istraživači su otkrili da su slučajno došle do druge vrste s nogama: P. evolans. Noge ove vrste bile su uže i bez papila, što ukazuje da su se leginess i sposobnost okusa razvili neovisno.

Znanstvenici su usporedili genome 13 vrsta crvendaća iz cijelog svijeta i stvorili evolucijsko obiteljsko stablo. To je pokazalo da su se prvo pojavile noge za hodanje. Na nogama nekih vrsta kasnije su se razvili osjetilni organi.

Gen dugih nogu

Nakon ispitivanja aktivnih gena u udovima životinja, istraživači su se usredotočili na gen nazvan tbx3a. Eksperimenti su pokazali da igra ulogu u formiranju noge tamo gdje druge ribe imaju peraju. Kad su istraživači upotrijebili alat za genetski inženjering CRISPR–Cas9 za mutaciju tbx3a u nekim vrstama P. carolinus, ribe su izgubile svoje papile i sposobnost kopanja za hranu.

Tbx3a kodira vrstu proteina poznatu kao transkripcijski faktor. Jedan transkripcijski čimbenik često regulira aktivnost niza gena, što mu omogućuje široko rasprostranjene učinke. Bellono i Kingsley primjećuju da je jasno da tbx3a igra ulogu u razvoju nogu i percepciji okusa. Međutim, znanstvenici dodaju da još ne znaju koja je mutacija promijenila aktivnost tbx3a kod vrsta sa osjetilnim nogama ili kako je dovela do novih sposobnosti riba. Kad to shvate, kaže Kingsley, istraživači bi teoretski mogli CRISPR uređivanje genoma koristiti za stvaranje nogu i osjetilnih organa druge ribe.

"Ovo su zaista značajni i zanimljivi rezultati", kaže Thomas Finger, stanični i razvojni biolog na Medicinskom fakultetu Sveučilišta Colorado u Aurori. Bio je iznenađen kada je vidio da neke vrste nemaju sposobnost osjetiti kemikalije, ali kaže da je studija učinkovito pokazala kako se ta sposobnost može razviti u novu osobinu modificiranjem postojećeg skupa gena.

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

2. Herbert, A.L. i sur. 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).

Preuzmite reference