Όπως ένα πλάσμα από ένα βιβλίο του Doctor Seuss, ο κοκκινολαίμης είναι ένα ασυνήθιστο ψάρι. Είναι χτισμένο με το σώμα ενός τυπικού ψαριού, τα «φτερά» ενός πουλιού και πόδια σαν καρκινοειδές. Αυτά τα έξι πόδια που μοιάζουν με καβούρια το καθιστούν ιδιαίτερα κατάλληλο για σκάψιμο, σκάψιμο και εύρεση τροφής στον βυθό του ωκεανού. Ωστόσο, τα πόδια του δεν χρησιμοποιούνται μόνο για μετακινήσεις. Αντίθετα, είναι πλήρη αισθητήρια όργανα που χρησιμοποιούν οι θαλάσσιοι κοκκινολαίμηδες για να βρουν θαμμένο θήραμα ενώ σκάβουν στην άμμο. Τα ευρήματα αναφέρονται αναλυτικά στο δυο σπουδές δημοσιεύθηκε στις 26 Σεπτεμβρίου στο περιοδικό Cell Press Τρέχουσα Βιολογία.
«Πώς φτιάχνεις ένα νέο όργανο;»
Θαλασσινοί κοκκινολαίμηδες είναι μακριά ψάρια με αποστεωμένα κεφάλια που βρίσκονται σε εύκρατες θάλασσες σε όλο τον κόσμο. Τα χαρακτηριστικά «πόδια» τους είναι προεκτάσεις των θωρακικών πτερυγίων τους, από τα οποία έχουν τρία σε κάθε πλευρά. Οι θαλάσσιοι κοκκινολαίμηδες είναι τόσο καλοί στην εύρεση τροφής που μερικές φορές άλλα ψάρια μένουν γύρω τους για να τα βρουν μερικά από τα υπολείμματα.
Το 2019, ο συν-συγγραφέας της μελέτης και μεταδιδακτορικός συνεργάτης του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ, Corey Allard, παρατήρησε αυτά τα ψάρια με πόδια στο Marine Biological Laboratory του Cape Cod και έπρεπε να μάθει περισσότερα.
«Είδαμε ότι είχαν μερικούς κοκκινολαίμηδες σε μια δεξαμενή και μας τους έδειξαν, γιατί ξέρουν ότι μας αρέσουν τα περίεργα ζώα». είπε ο Allard σε δήλωσή του. «Οι κοκκινολαίμηδες είναι ένα παράδειγμα ενός είδους με ένα πολύ ασυνήθιστο, πολύ νέο χαρακτηριστικό. Θέλαμε να τα χρησιμοποιήσουμε ως μοντέλο για να ρωτήσουμε, «Πώς φτιάχνεις ένα νέο όργανο;»».
[Related: Boo! New species of ghost shark uncovered in New Zealand.]
Ο Allard συνεργάστηκε με ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ που μελετούσαν την αναπτυξιακή γενετική του θαλάσσιου κοκκινολαίμη. Αρχικά προσπάθησαν να προσδιορίσουν εάν τα πόδια είναι αισθητήρια όργανα, κάτι που είχε υποψιαστεί, αλλά δεν επιβεβαιώθηκε.
Ο Άλαρντ έτρεξε πειράματα χρησιμοποιώντας αιχμάλωτους κοκκινολαίμηδες που κυνηγούν θήραμα. Ενώ κυνηγούν, αλλάζουν μεταξύ αυτών των σύντομων εκρήξεων κολύμβησης και περπατήματος με τα πόδια τους. Θα γρατσουνίσουν επίσης την επιφάνεια της άμμου από καιρό σε καιρό για να βρουν μύδια, οστρακοειδή ή άλλο θαμμένο θήραμα χωρίς να χρειάζεται να το δουν.
Η ομάδα συνειδητοποίησε ότι τα πόδια ήταν ευαίσθητα σε χημικά και μηχανικά ερεθίσματα κατά τη διάρκεια των πειραμάτων. Ακόμη και όταν έθαβαν κάψουλες που περιείχαν μόνο μία χημική ουσία, τα ψάρια μπορούσαν να τις εντοπίσουν.
Οι κοκκινολαίμηδες έχουν έξι πόδια που μοιάζουν με καβούρια που τα χρησιμοποιούν για να σκάβουν και να τρέχουν κατά μήκος του πυθμένα της θάλασσας. ΠΙΣΤΩΣΗ: Current Biology Allard Herbert Krueger et al.
ΠΙΣΤΩΣΗ ΒΙΝΤΕΟ: Τρέχουσα βιολογία Allard Herbert Krueger et al.
Φρέσκο ψάρι
Στη μέση της μελέτης, η ομάδα έλαβε επιπλέον αποστολή ψαριών. Ενώ έμοιαζαν με το αρχικό ψάρι, δεν έσκαψαν και βρήκαν θαμμένες κάψουλες ή θήραμα όπως τα άλλα.
«Νόμιζα ότι ήταν απλώς κάποιοι μπάχαλοι, ή ίσως η ρύθμιση δεν λειτούργησε», ο συν-συγγραφέας της μελέτης και μοριακός βιολόγος του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ, Nicholas Bellono. είπε σε δήλωση.
Η ομάδα είχε πράγματι αποκτήσει ένα διαφορετικό είδος θαλάσσιων κοκκινοφόρων. Κατέληξαν να κατηγοριοποιήσουν και τα δύο σε αυτές τις μελέτες. Prionotus carolinus σκάβουν για να βρουν θαμμένο θήραμα και είναι ιδιαίτερα ευαίσθητοι στην αφή και στα χημικά σήματα. Prionotus evolans δεν έχουν αυτές τις αισθητηριακές ικανότητες. Αντίθετα, χρησιμοποιούν τα πόδια τους για ανίχνευση και κίνηση, αλλά όχι για σκάψιμο.
Όταν εξέτασαν τις διαφορές στα πόδια και των δύο ειδών, παρατήρησαν μερικές βασικές διαφορές. Prionotus carolinus–αυτοί που σκάβουν– είχαν περισσότερα πόδια σε σχήμα φτυαριού καλυμμένα σε κάποιες προεξοχές που ονομάζονται θηλώματα. Αυτά είναι παρόμοια με τους γευστικούς κάλυκες στη γλώσσα μας. Τα πόδια του ψαριού που δεν σκάβουν ήταν σε σχήμα ράβδου και δεν είχαν θηλές. Η ομάδα πιστεύει ότι τα θηλώματα είναι εξελικτικές υποεξειδικεύσεις.
Το να καταλάβουμε πώς εξελίχθηκαν αυτά τα ειδικά εξαρτήματα θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν πώς η εξέλιξη επιτρέπει προσαρμογές σε πολύ συγκεκριμένα περιβάλλοντα. Πριν από περίπου έξι εκατομμύρια χρόνια, το δικό μας είδος έμαθε να περπατάει όρθιο. Ο διποδισμός μας χώρισε από τους προγόνους μας από τα πρωτεύοντα, αλλά γνωρίζουμε μόνο λίγα πράγματα για το πώς, πότε και γιατί συνέβη αυτή η αλλαγή. Οι θαλάσσιοι κοκκινολαίμηδες και οι προσαρμογές τους στη ζωή στο βυθό του ωκεανού θα μπορούσαν να έχουν κάποιες ενδείξεις. Ο γενετικοί μεταγραφικοί παράγοντες που χειρίζονται την ανάπτυξη των ποδιών των θαλάσσιων κοκκινοφόρων, βρίσκονται επίσης σε άκρα άλλων ζώων – συμπεριλαμβανομένου του δικού μας.
Γονίδια φτιαγμένα για περπάτημα
Ο δεύτερη μελέτη επικεντρώθηκε στη γενετική και περιελάμβανε τον David Kingsley και την Amy Herbert από το Stanford, την Ιταλίδα φυσικό Agnese Seminara, τη βιολόγο Maude Baldwin από το Ινστιτούτο Max Planck στη Γερμανία. Η ομάδα εξέτασε το γενετικό υπόβαθρο αυτού του ασυνήθιστου χαρακτηριστικού περπατήματος.
«Αν και πολλά χαρακτηριστικά φαίνονται καινούργια, συνήθως δημιουργούνται από γονίδια και δομοστοιχεία που υπάρχουν εδώ και πολύ καιρό», δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης David Kingsley. είπε σε δήλωση. «Έτσι λειτουργεί η εξέλιξη: φτιάχνοντας παλιά κομμάτια για να φτιάξουμε νέα πράγματα».
[Related: This eyeless cavefish grows extra taste buds on its head.]
Σε αυτή τη μελέτη, χρησιμοποίησαν τεχνικές όπως μεταγραφική και γονιδιωματική επεξεργασία να εντοπίσει ποιοι παράγοντες μεταγραφής γονιδίων χρησιμοποιούνται στο σχηματισμό και τη λειτουργία των ποδιών. Δημιούργησαν επίσης υβρίδια μεταξύ δύο ειδών θαλάσσιων κοκκινιστών που έχουν ξεχωριστά σχήματα ποδιών για να διερευνήσουν τη γενετική βάση για αυτές τις διαφορές.
«Η Έιμι και ο Κόρεϊ έκαναν πολλά για να περιγράψουν αυτό το ζώο και νομίζω ότι είναι πολύ σπάνιο να πάμε από την περιγραφή της συμπεριφοράς, στην περιγραφή των μορίων, στην περιγραφή μιας εξελικτικής υπόθεσης», είπε ο Μπελόνο. «Νομίζω ότι αυτό είναι ένα ωραίο σχέδιο για το πώς κάποιος θέτει ένα επιστημονικό ερώτημα και το ακολουθεί αυστηρά με ένα περίεργο και ανοιχτό μυαλό».
VIA: popsci.com
