这种鱼的腿适合行走和探索海底

这种鱼的腿适合行走和探索海底

这种鱼有腿，但它们不仅仅是用来走路的。科学家发现北海知更鸟（Prionotus carolinus）使用四肢沿着海底行走 扫描海底寻找埋藏的食物 。

该研究还揭示了卡罗林努斯在其进化过程中如何将其四肢重新用作感觉器官的证据。基因组分析揭示了更广泛的海知更鸟科（Triglidae）腿部的进化历史。结果发表在今天发表的两篇论文中 1, 2 在《当代生物学》中已有描述。

特别的鱼

海知更鸟有像青蛙一样突出的眼睛、像鸟一样的鳍和像螃蟹一样的六条腿。它们是“我见过的最奇怪、最酷的鱼”，说 发育生物学家大卫·金斯利 来自加利福尼亚州斯坦福大学，他研究这些动物。

研究人员早就知道 P. carolinus 的腿具有特殊的感觉能力 3, 4 。 分子生物学家尼古拉斯·贝洛诺 马萨诸塞州剑桥市哈佛大学的研究人员指出，海知更鸟超自然的狩猎技能非常高效，以至于其他鱼类都会追随它们，希望获得剩余的食物。人们还知道，这种鱼的六条腿上布满了看起来像味蕾的小肿块。然而，科学家此前并未详细研究过这种动物能力的起源。

贝洛诺的团队希望改变这一现状，并最终与金斯利和他的团队联手。研究人员将鱼放入装有贻贝和氨基酸胶囊的水箱中，所有这些都埋在沉积物下。鱼能够找到这些物体并用铲子状的脚将它们挖出来。对这些称为乳头的肿块进行仔细检查后发现 味觉受体分子， 他们专门检测深海生物产生的氨基酸和化学物质。

然而，最有趣的结果出现在研究人员补充了海知更鸟的供应之后。这些鱼找不到埋藏的食物，研究人员发现它们意外地找到了另一种有腿物种：P. evolans。该物种的腿较窄且缺乏乳突，表明腿的长度和味觉能力是独立进化的。

科学家们比较了世界各地 13 种海知更鸟的基因组，并创建了进化谱系。这表明行走的腿首先出现。后来，一些物种的腿上发育出了感觉器官。

长腿基因

在检查了动物四肢中的活跃基因后，研究人员将注意力集中在一个名为 tbx3a 的基因上。实验表明，它在腿的形成中发挥了作用，而其他鱼则有鳍。当研究人员使用 CRISPR-Cas9 基因工程工具使一些卡罗林鱼的 tbx3a 发生突变时，这些鱼失去了乳突和挖掘食物的能力。

Tbx3a 编码一种称为转录因子的蛋白质。单个转录因子通常调节多种基因的活性，使其产生广泛的影响。 Bellono 和 Kingsley 指出，很明显 tbx3a 在腿部发育和味觉感知中发挥着作用。然而，科学家们补充说，他们还不知道哪种突变改变了具有感觉腿的物种的 tbx3a 活性，也不知道它是如何产生这种鱼的新能力的。金斯利说，一旦他们明白了这一点，研究人员理论上就可以 CRISPR基因组编辑 用于创造另一种鱼的腿和感觉器官。

“这些都是非常重要且有趣的结果，”科罗拉多大学奥罗拉分校医学院的细胞和发育生物学家 Thomas Finger 说。他惊讶地发现一些物种缺乏感知化学物质的能力，但他说这项研究有效地表明了这种能力如何通过修改现有的基因集而进化成新的性状。

1. 阿拉德，C.A.H.等人。电流。生物。 https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.08.014 （2024）。

2. 赫伯特，A.L. 等人。电流。生物。 https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.08.042 （2024）。

3. Silver, W. L. 和 Finger, T. E. J. Comp.生理学。 154, 167-174 (1984)。

4. Bardach, J. E. & Case, J. Copeia 1965, 194-206 (1965)。

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