Šios žuvies kojos skirtos vaikščioti ir tyrinėti vandenyno dugną

Šios žuvies kojos skirtos vaikščioti ir tyrinėti vandenyno dugną

Ši žuvis turi kojas, bet jos skirtos ne tik vaikščioti. Mokslininkai išsiaiškino, kad Šiaurės jūros robin (Prionotus carolinus) naudoja savo galūnes, kad abu vaikščiotų jūros dugnu. nuskaityti jūros dugną ir ieškoti palaidoto maisto.

Tyrimas taip pat atskleidė įrodymų, kaip evoliucijos eigoje P. carolinus pakeitė savo galūnes kaip jutimo organus. Genominės analizės atskleidė kojų evoliucijos istoriją platesnėje jūrų robinų šeimoje (Triglidae). Rezultatai pateikti dviejuose šiandien paskelbtuose dokumentuose 1, 2 aprašyta „Current Biology“.

Ypatinga žuvis

Jūros robinų akys išsikišusios kaip varlės, pelekai primena paukščius ir šešios krabus primenančios kojos. Jie yra „keisčiausia ir šauniausia žuvis, kurią aš kada nors mačiau“, sako vystymosi biologas Davidas Kingsley iš Stanfordo universiteto Kalifornijoje, kuris tiria šiuos gyvūnus.

Tyrėjai jau seniai žinojo, kad P. carolinus kojos turi ypatingų jutiminių gebėjimų 3, 4. Molekulinis biologas Nicholas Bellono iš Harvardo universiteto Kembridže, Masačusetso valstijoje, pažymi, kad jūros robinų antgamtiniai medžioklės įgūdžiai yra tokie veiksmingi, kad kitos žuvys seka juos, tikėdamosi likučių. Taip pat žinoma, kad šešios žuvies kojos yra padengtos mažais kauburėliais, kurie atrodo kaip skonio pumpurai. Tačiau mokslininkai anksčiau nebuvo išsamiai nagrinėję gyvūno sugebėjimų kilmės.

Bellono komanda norėjo tai pakeisti ir galiausiai suvienijo jėgas su Kingsley ir jo grupe. Tyrėjai patalpino žuvis į rezervuarą su midijomis ir aminorūgščių kapsulėmis, kurios buvo palaidotos po nuosėdomis. Žuvys sugebėjo rasti šiuos objektus ir iškasti juos kastuvo formos pėdomis. Atidžiau ištyrus šiuos iškilimus, vadinamus papilėmis, paaiškėjo skonio receptorių molekulės, kurie specializuojasi giliavandenių organizmų gaminamų aminorūgščių ir cheminių medžiagų aptikimui.

Tačiau įdomiausi rezultatai buvo gauti po to, kai mokslininkai papildė jūrinių robinų atsargas. Šios žuvys negalėjo rasti užkasto maisto, o tyrėjai išsiaiškino, kad jos netyčia pateko į kitą kojinę rūšį: P. evolans. Šios rūšies kojos buvo siauresnės ir be papilių, o tai rodo, kad staigumas ir gebėjimas ragauti išsivystė nepriklausomai.

Mokslininkai palygino 13 jūros robinų rūšių iš viso pasaulio genomus ir sukūrė evoliucinį šeimos medį. Tai parodė, kad pirmiausia atsirado vaikščioti skirtos kojos. Jutimo organai vėliau išsivystė ant kai kurių rūšių kojų.

Ilgų kojų genas

Ištyrę aktyvius genus gyvūnų galūnėse, mokslininkai sutelkė dėmesį į geną, vadinamą tbx3a. Eksperimentai parodė, kad jis vaidina svarbų vaidmenį formuojant koją ten, kur kitos žuvys turi peleką. Kai mokslininkai panaudojo CRISPR–Cas9 genų inžinerijos įrankį, kad mutuotų kai kurių P. carolinus tbx3a, žuvys prarado papiles ir sugebėjimą kasti maistą.

Tbx3a koduoja baltymų tipą, žinomą kaip transkripcijos faktorius. Vienas transkripcijos faktorius dažnai reguliuoja įvairių genų aktyvumą, todėl jis gali turėti platų poveikį. Bellono ir Kingsley pažymi, kad akivaizdu, kad tbx3a vaidina svarbų vaidmenį kojų vystymuisi ir skonio suvokimui. Tačiau mokslininkai priduria, kad dar nežino, kuri mutacija pakeitė tbx3a aktyvumą rūšims, turinčioms jutimo kojas, ar kaip tai paskatino naujus žuvies gebėjimus. Kai jie tai supras, sako Kingsley, mokslininkai teoriškai galėtų CRISPR genomo redagavimas naudoti kuriant kitos žuvies kojas ir jutimo organus.

"Tai tikrai reikšmingi ir įdomūs rezultatai", - sako Thomas Finger, Kolorado universiteto medicinos mokyklos Aurora ląstelių ir vystymosi biologas. Jis nustebo pamatęs, kad kai kurioms rūšims trūksta gebėjimo pajusti chemines medžiagas, tačiau jis sako, kad tyrimas veiksmingai parodė, kaip šis gebėjimas gali išsivystyti į naują bruožą, modifikuojant esamą genų rinkinį.

1. Allardas, C.A.H. ir kt. Curr. Biol. https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.08.014 (2024).

2. Herbertas, A. L. ir kt. 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).

Atsisiųskite nuorodas