Naukowcy odkryli, że nogi rudzików morskich, które przypominają kraby, służą jako narządy zmysłów umożliwiające wykrywanie ofiary.
Odkrycie to, udokumentowane w dwóch badaniach opublikowanych w Aktualna biologiaujawnia rolę nóg w smaku i dotyku. W badaniach badano także mechanizmy genetyczne stojące za tą cechą, podkreślając udział czynnika transkrypcyjnego tbx3a w rozwoju tych nóg czuciowych i ewolucyjnych adaptacjach rudzików.
Odsłonięcie unikalnych cech rudzików morskich
Rudziki morskie to niezwykłe stworzenia o ciele ryby, skrzydłach przypominających ptaki i nogach przypominających kraby. Ostatnie badania pokazują, że te nogi potrafią więcej, niż tylko chodzą; działają jak prawdziwe narządy zmysłów, pomagając rudzikowi zlokalizować ofiarę ukrytą pod dnem morskim. Odkrycia te szczegółowo opisano w dwóch badaniach opublikowanych dzisiaj (26 września) w czasopiśmie Cell Press Aktualna biologia.
„To ryba, której nogi wyrosły dzięki tym samym genom, które przyczyniają się do rozwoju naszych kończyn, a następnie przekształciła te nogi, aby znaleźć ofiarę, korzystając z tych samych genów, których używają nasze języki do smakowania jedzenia – całkiem dziko” – mówi Nicholas Bellono z Uniwersytetu Harvarda w Cambridge, MA.
Zaskakujące odkrycie zmysłowych nóg
Bellono, wraz z Davidem Kingsleyem z Uniwersytetu Stanforda i ich współpracownikami w ogóle nie zaczęli badać rudzików morskich. Natknęli się na te stworzenia podczas wycieczki do Morskiego Laboratorium Biologicznego w Woods Hole w stanie Massachusetts. Dowiedziawszy się, że inne ryby podążają za rudzikami, najwyraźniej ze względu na ich umiejętności odkrywania zakopanej ofiary, badaczy zaintrygowało to i zabrali kilka rudzików z powrotem do laboratorium, aby dowiedzieć się więcej. Potwierdzili, że rudziki rzeczywiście potrafią wykryć i odkryć zmielony i przefiltrowany ekstrakt z małży, a nawet pojedynczy aminokwasy.
Jak podano w jednym z dwóch nowych badań, odkryli, że nogi rudzików morskich są pokryte brodawkami czuciowymi, z których każda jest gęsto unerwiona przez neurony wrażliwe na dotyk. Brodawki mają również receptory smaku i wykazują wrażliwość chemiczną, która skłania rudziki do kopania.
Odkrywanie innowacji genetycznych i ewolucyjnych
„Początkowo uderzyły nas nogi wspólne dla wszystkich rudzików morskich, które odróżniają je od większości innych ryb” – mówi Kingsley. „Byliśmy zaskoczeni, widząc, jak bardzo rudziki różnią się od siebie strukturami sensorycznymi znajdującymi się na nogach. W ten sposób system wyświetla wiele poziomów innowacji ewolucyjnych, począwszy od różnic między rudzikami morskimi a większością innych ryb, a także różnic między rudzikami gatunekoraz różnice we wszystkim, od struktury i narządów zmysłów po zachowanie.
W wyniku dalszych badań rozwojowych naukowcy potwierdzili, że brodawki stanowią kluczową innowację ewolucyjną, która umożliwiła rudzikom osiągnięcie sukcesu na dnie morskim w sposób niemożliwy dla innych zwierząt. W drugim badaniu przyjrzano się bliżej genetycznym podstawom unikalnych nóg ryb. Wykorzystali sekwencjonowanie genomu, profilowanie transkrypcji i badania gatunków hybrydowych, aby zrozumieć molekularne i rozwojowe podstawy tworzenia nóg.
Wgląd w molekularne podstawy ewolucji
Ich analizy zidentyfikowały starożytny i konserwatywny czynnik transkrypcyjny, tzw tbx3ajako główny wyznacznik rozwoju sensorycznych nóg rudzików morskich. Edycja genomu potwierdziła, że prawidłowy rozwój nóg zależy od tego genu regulacyjnego. Ten sam gen odgrywa również kluczową rolę w tworzeniu brodawek czuciowych rudzików morskich i ich sposobie kopania.
„Chociaż wiele cech wygląda na nowe, zwykle są zbudowane z genów i modułów, które istnieją od dawna” – powiedział Kingsley. „Tak właśnie działa ewolucja: majstrując przy starych elementach, aby zbudować nowe”.
Zdaniem naukowców odkrycia pokazują, że obecnie możliwe jest poszerzenie naszej szczegółowej wiedzy na temat złożonych cech i ich ewolucji w organizmach dzikich, a nie tylko w organizmach modelowych o ugruntowanej pozycji. Teraz są ciekawi, jak dowiedzieć się więcej o konkretnych zmianach genetycznych i genomicznych, które doprowadziły do ewolucji rudzików morskich.
Referencje:
„Ewolucja nowatorskich narządów zmysłów u ryb z nogami” Allard, Herbert, Krueger i in., 26 września 2024 r., Aktualna biologia.
„Starożytne geny rozwojowe leżą u podstaw ewolucyjnych nowości u chodzących ryb”, Herbert, Allard, McCoy i in., 26 września 2024 r., Aktualna biologia.
