Ennek a halnak a lábai sétáláshoz és az óceán fenekének felfedezéséhez készültek

Ennek a halnak a lábai sétáláshoz és az óceán fenekének felfedezéséhez készültek

Ennek a halnak vannak lábai – de nem csak sétálni valók. A tudósok felfedezték, hogy az északi-tengeri vörösbegy (Prionotus carolinus) a végtagjait használja a tengerfenéken való sétáláshoz hogy eltemetett élelmet keressen a tengerfenéken.

A kutatás bizonyítékokat tárt fel arra vonatkozóan is, hogy a P. carolinus evolúciója során hogyan használta újra végtagjait érzékszervként. A genomiális elemzések feltárták a lábak evolúciós történetét a szélesebb tengeri vörösbegy családon (Triglidae) belül. Az eredmények két ma megjelent cikkben találhatók 1, 2 A Current Biology című könyvben leírták.

A különleges halak

A tengeri vörösbegynek kiálló szeme van, mint a békáknak, madarakra emlékeztető uszonyuk és hat rákra emlékeztető lábuk van. Ők „a legfurcsább és legmenőbb halak, amelyeket valaha láttam” – mondja David Kingsley fejlődésbiológus a kaliforniai Stanford Egyetemen, aki ezeket az állatokat tanulmányozza.

A kutatók régóta tudják, hogy a P. carolinus lábai különleges érzékszervi képességekkel rendelkeznek 3, 4. Nicholas Bellono molekuláris biológus A Massachusetts állambeli Cambridge-i Harvard Egyetem kutatója megjegyzi, hogy a tengeri vörösbegyek természetfeletti vadászati ​​készségei olyan hatékonyak, hogy más halak követik őket, remélve, hogy maradványai vannak. Az is ismert, hogy a hal hat lábát ízlelőbimbónak tűnő apró dudorok borítják. A tudósok azonban korábban nem vizsgálták részletesen az állat képességeinek eredetét.

Bellono csapata változtatni akart ezen, és végül egyesítette erőit Kingsley-vel és csoportjával. A kutatók egy tartályba helyezték a halat kagylókkal és aminosav-kapszulákkal, amelyek mindegyike üledék alá került. A halak meg tudták találni ezeket a tárgyakat, és lapát alakú lábukkal kiásták őket. Ezeknek a papilláknak nevezett dudorok alaposabb vizsgálata feltárta ízreceptor molekulák, akik a mélytengeri élőlények által termelt aminosavak és vegyi anyagok kimutatására specializálódtak.

A legérdekesebb eredmények azonban azután születtek, hogy a kutatók feltöltötték tengeri vörösbegy-készletüket. Ezek a halak nem tudták megtalálni az eltemetett táplálékot, és a kutatók felfedezték, hogy véletlenül egy másik lábú fajhoz, a P. evolanshoz jutottak el. Ennek a fajnak a lábai keskenyebbek voltak, és nem voltak papillák, ami azt jelzi, hogy a lábszerűség és az ízlelés képessége egymástól függetlenül fejlődött ki.

A tudósok 13 tengeri vörösbegy faj genomját hasonlították össze a világ minden tájáról, és létrehoztak egy evolúciós családfát. Ez azt mutatta, hogy először a gyalogláshoz szükséges lábak jelentek meg. Később egyes fajok lábain érzékszervek fejlődtek ki.

A hosszú lábak génje

Miután megvizsgálták az állatok végtagjaiban lévő aktív géneket, a kutatók a tbx3a nevű génre összpontosítottak. Kísérletek kimutatták, hogy szerepet játszik a láb kialakításában, ahol más halaknak van uszonya. Amikor a kutatók a CRISPR–Cas9 géntechnológiai eszközt használták a tbx3a mutációjára egyes P. carolinusban, a halak elvesztették papilláikat és azt a képességüket, hogy táplálék után ássanak.

A Tbx3a egy transzkripciós faktorként ismert fehérjetípust kódol. Egyetlen transzkripciós faktor gyakran szabályozza számos gén aktivitását, lehetővé téve annak széles körű hatását. Bellono és Kingsley megjegyzi, hogy egyértelmű, hogy a tbx3a szerepet játszik a lábak fejlődésében és az ízérzékelésben. A tudósok azonban hozzáteszik, hogy még nem tudják, melyik mutáció változtatta meg a tbx3a aktivitását az érzékszervi lábakkal rendelkező fajokban, vagy hogyan váltotta ki a hal új képességeit. Kingsley szerint ha ezt megértették, a kutatók elméletileg megtehetik CRISPR genom szerkesztés használja egy másik hal lábának és érzékszerveinek létrehozására.

„Ezek igazán jelentős és érdekes eredmények” – mondja Thomas Finger, a Colorado Egyetem Aurora Orvostudományi Karának sejt- és fejlődésbiológusa. Meglepődve tapasztalta, hogy egyes fajok nem képesek érzékelni a vegyi anyagokat, de szerinte a tanulmány hatékonyan megmutatta, hogyan fejlődhet ez a képesség új tulajdonsággá egy meglévő génkészlet módosításával.

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, 194-206 (1965).

Referenciák letöltése