Noge te ribe so narejene za hojo – in raziskovanje oceanskega dna

Noge te ribe so narejene za hojo – in raziskovanje oceanskega dna

Ta riba ima noge – vendar niso samo za hojo. Znanstveniki so odkrili, da severnomorski robin (Prionotus carolinus) uporablja svoje okončine za hojo po morskem dnu. pregledati morsko dno za zakopano hrano.

Raziskava je razkrila tudi dokaze o tem, kako je P. carolinus svoje okončine med svojo evolucijo spremenil v čutne organe. Genomske analize so razkrile evolucijsko zgodovino nog znotraj širše družine morskih robinov (Triglidae). Rezultati so v dveh dokumentih, objavljenih danes 1, 2 opisano v Current Biology.

Posebna riba

Morski robini imajo štrleče oči kot žabe, plavuti, ki spominjajo na ptice, in šest nog, ki spominjajo na rake. So "najbolj čudne in kul ribe, kar sem jih kdaj videl," pravi razvojni biolog David Kingsley z univerze Stanford v Kaliforniji, ki preučuje te živali.

Raziskovalci že dolgo vedo, da imajo noge P. carolinus posebne senzorične sposobnosti 3, 4. Molekularni biolog Nicholas Bellono z univerze Harvard v Cambridgeu v Massachusettsu ugotavlja, da so nadnaravne lovske sposobnosti morskih robinov tako učinkovite, da jim druge ribe sledijo v upanju na ostanke. Znano je tudi, da je ribjih šest nog pokritih z majhnimi izboklinami, ki so videti kot brbončice. Vendar znanstveniki pred tem niso podrobno preučili izvora sposobnosti živali.

Bellonova ekipa je želela to spremeniti in je nazadnje združila moči s Kingsleyjem in njegovo skupino. Raziskovalci so ribo postavili v akvarij s školjkami in kapsulami aminokislin, vse zakopano pod usedlino. Ribe so te predmete lahko našle in jih izkopale s svojimi lopatastimi nogami. Natančnejši pregled teh izboklin, znanih kot papile, je razkril molekule receptorjev okusa, ki so bili specializirani za odkrivanje aminokislin in kemikalij, ki jih proizvajajo globokomorski organizmi.

Vendar pa so najbolj zanimivi rezultati prišli po tem, ko so raziskovalci dopolnili svojo zalogo morskih robinov. Te ribe niso mogle najti zakopane hrane in raziskovalci so ugotovili, da so po naključju prišle do druge vrste z nogami: P. evolans. Noge te vrste so bile ožje in brez papil, kar kaže na to, da sta se leginess in sposobnost okušanja razvili neodvisno.

Znanstveniki so primerjali genome 13 vrst morskega robina z vsega sveta in ustvarili evolucijsko družinsko drevo. To je pokazalo, da so se najprej pojavile noge za hojo. Na nogah nekaterih vrst so se pozneje razvili čutilni organi.

Gen za dolge noge

Po pregledu aktivnih genov v okončinah živali so se raziskovalci osredotočili na gen tbx3a. Poskusi so pokazali, da igra vlogo pri oblikovanju noge, kjer imajo druge ribe plavut. Ko so raziskovalci uporabili orodje za genski inženiring CRISPR–Cas9 za mutacijo tbx3a v nekaterih P. carolinus, so ribe izgubile papile in sposobnost kopanja za hrano.

Tbx3a kodira vrsto proteina, znanega kot transkripcijski faktor. En sam transkripcijski faktor pogosto uravnava aktivnost različnih genov, kar mu omogoča široko razširjene učinke. Bellono in Kingsley ugotavljata, da je jasno, da tbx3a igra vlogo pri razvoju nog in zaznavanju okusa. Vendar pa znanstveniki dodajajo, da še ne vedo, katera mutacija je spremenila aktivnost tbx3a pri vrstah s senzoričnimi nogami ali kako je povzročila nove sposobnosti rib. Ko bodo to razumeli, pravi Kingsley, bi lahko raziskovalci teoretično Urejanje genoma CRISPR uporabite za ustvarjanje nog in čutnih organov druge ribe.

"To so res pomembni in zanimivi rezultati," pravi Thomas Finger, celični in razvojni biolog na Medicinski fakulteti Univerze Colorado v Aurori. Bil je presenečen, ko je ugotovil, da nekaterim vrstam primanjkuje sposobnosti zaznavanja kemikalij, vendar pravi, da je študija učinkovito pokazala, kako se lahko ta sposobnost razvije v novo lastnost s spreminjanjem obstoječega nabora genov.

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).

Prenesite reference