Morské červienky sú ryby, ktoré pomocou nôh ochutnávajú morské dno

Prihláste sa na odber vedeckého bulletinu CNN Wonder Theory. Preskúmajte vesmír s fascinujúcimi objavmi, vedeckými pokrokmi a ďalšími novinkami,

cnn
,

Niektoré druhy morských červienok, zvláštne ryby, ktoré žijú na morskom dne, podľa nového výskumu používajú nohy pokryté chuťovými pohárikmi, aby rozpoznali a vyhrabali korisť na morskom dne.

Autori týchto dvoch štúdií uviedli, že morské červienky sú také zbehlé v hľadaní koristi pohybom po morskom dne svojimi šiestimi nohami, že ich nasledujú ďalšie ryby, aby ulovili nejakú čerstvú korisť. nové štúdie Publikované v časopise vo štvrtok súčasná biológia,

David Kingsley, spoluautor oboch štúdií, sa prvýkrát dozvedel o tejto rybe po seminári v Marine Biological Laboratory v Woods Hole, Massachusetts, v lete 2016. Kingsley je profesorom Rudyho J. Smitha na oddelení vývojovej biológie na lekárskej fakulte Stanfordskej univerzity. a profesorka Daphne Donohue Munzer.

Pred odchodom na let sa Kingsley zastavil v malom verejnom akváriu, kde pozoroval morské červienky a ich jemné perie, ktoré pripomínalo vtáčie perie, ako aj ich nôžky.

„Vystavené morské červienky ma úplne ohromili, pretože mali telo ryby, krídla vtáka a niekoľko krabích nôh,“ uviedol Kingsley v e-maile.
„Nikdy som nevidel rybu, ktorá by bola vyrobená z častí tiel toľkých rôznych druhov zvierat.“

Kingsley a jeho kolegovia sa rozhodli študovať morskú červienku v laboratóriu, čo ich viedlo k objaveniu mnohých prekvapivých vecí, vrátane rozdielov medzi druhmi morských červánkov a genetikou zodpovednou za ich nezvyčajné vlastnosti, ako sú krídla podobné nohám, ktoré sa u tohto druhu vyvinuli. v tom, že fungujú predovšetkým ako zmyslové orgány.

Nové výskumné zistenia študijného tímu ilustrujú, ako evolúcia vedie ku komplexným adaptáciám na špecifické prostredia, ako je schopnosť morských červien „ochutnať“ korisť pomocou ich rýchlo sa pohybujúcich a vysoko citlivých príveskov.

Amy Herbertová, postdoktorandka v Kingsleyho laboratóriu v Stanforde a spoluautorka štúdie, uviedla, že výrazné plutvy morskej červienky sú vlastne predĺžením ich prsných plutiev.

„Výraz 'noha' sme zvolili kvôli dôležitej funkcii týchto príveskov pri pohybe,“ uviedol Herbert v e-maile. „Ich štruktúra však nie je rovnaká ako ľudské „nohy“, ani nie sú v rovnakej polohe.“

Iné druhy rýb majú zmeny v prsných alebo panvových plutvách, ktoré im umožňujú chodiť alebo sedieť, ale morské červienky môžu pohybovať nohami individuálne, vďaka čomu sú efektívnejšie pri chôdzi a kopaní, povedal Herbert.

„Morská červienka je príkladom druhu, ktorý má veľmi nezvyčajnú, veľmi novú vlastnosť,“ uviedol hlavný autor štúdie Corey Allard vo vyhlásení. „Chceli sme ich použiť ako model, aby sme sa spýtali: ‚Ako si vytvoríte nový orgán?‘“ Allard je postdoktorandom na Katedre molekulárnej a bunkovej biológie na Harvardskej univerzite, kde pôsobí ako profesor biológie na Harvarde v laboratóriu spoluautora štúdie Nicka Bellona.

Výskumníci priniesli niekoľko morských červienok späť do Bellonovho laboratória na štúdium a aby zistili, či môžu nájsť zakopanú korisť. Tím pozoroval ryby striedajúce sa medzi krátkymi záchvatmi plávania a chôdze. Boli tiež pozorovaní, ako sa škrabali na piesočnatej ploche pokrývajúcej dno nádrží, bez akýchkoľvek vizuálnych podnetov, ktoré by im dali vedieť, kde by mohla byť pochovaná korisť.

„Boli sme prekvapení, že boli v tom veľmi dobrí a dokázali dokonca odhaliť mletý a filtrovaný extrakt z mušlí a jednotlivé aminokyseliny,“ povedal Bellono.

Aby autori štúdie pokračovali vo svojom výskume, priniesli do laboratória viac morských rýb – a zistili, že predstavujú úplne iný druh s odlišnými vlastnosťami.

Dve vzorové skupiny morských červienok vyzerali podobne, ale nové ryby ani nekopali, ani nehľadali zakopanú korisť.

„Tentoraz nové morské červienky nenašli nič, aj keď sa ochotne kŕmili korisťou na povrchu,“ uviedol Bellono prostredníctvom e-mailu. „Mysleli sme si, že možno robíme niečo zle, ale ukázalo sa, že sme náhodou našli iný druh.“

Toto narušenie dalo výskumníkom príležitosť urobiť niekoľko neočakávaných objavov. Veľmi citlivou rybou, ktorú pôvodne skúmali, bol druh nazývaný červienka severná alebo Prionotus carolinus. A ryby, ktoré nemali zmyslové schopnosti a na chôdzu využívali predovšetkým nohy, boli morská červienka alebo Prionotus evolans.

Kopajúce morské červienky mali chodidlá v tvare lopaty pokryté hrbolčekmi nazývanými papily, ktoré sú podobné chuťovým pohárikom na našom jazyku. Zatiaľ čo morská červienka, ktorá neryla, mala tyčovité nohy bez papíl.

Keď vedci skúmali ryby na genetickej úrovni a porovnávali, ako sa ich chodidlá vyvíjali v priebehu času, zistili, že vyhrabávané druhy sa nachádzajú len na niekoľkých miestach, napríklad v piesočnatých plytkých vodách Nového Anglicka a na hornom východnom pobreží Atlantiku naznačuje, že táto vlastnosť sa u rýb vyvinula nedávno.

„Veríme, že medzi kopajúcimi a nekopajúcimi druhmi je asi 10 (milión) až 20 miliónov rokov rozdiel, čo znamená, že papily sa museli vyvinúť až potom,“ povedal Allard.

Kingsley vysvetlil, že hoci všetky druhy morskej červienky majú prívesky podobné nohám, len niektoré z nich majú makroskopické zmyslové orgány, ktoré im umožňujú ochutnať prostredie.

Výskum autorov štúdie ukázal, že kopanie morských červienok závisí od regulačného génu nazývaného tbx3a, a to nielen pri vývoji ich špecializovaných adaptácií peria, ale aj pri vytváraní papíl, ktoré ich poháňajú Are. Podľa autorov štúdie hrá Tbx3 úlohu aj pri vývoji orgánov u ľudí, myší, kurčiat a iných druhov rýb.

Bellono povedal: „Toto je ryba, ktorá vyvinula nohy pomocou rovnakých génov, ktoré prispievajú k vývoju našich končatín, a potom tieto nohy použila na nájdenie koristi, pomocou tých istých génov, ktoré prispievajú k vývoju nášho jazyka – podľa chuti.“ zvláštne,“ povedal Bellono.

Prečo si však túto zmyslovú schopnosť vyvinuli len niektoré morské červienky? Vedci na to majú niekoľko hypotéz.

„Jedným zo spôsobov je použiť nohy na nájdenie zakopanej koristi.“ Herbert povedal, že im to dáva nový spôsob hľadania potravy, ktorý predtým nebol možný. „Po druhé, chôdza namiesto plávania môže byť v niektorých prostrediach energeticky efektívnejšia pre morské červienky.“

Jason Ramsay, odborný asistent na oddelení biológie na Rhode Island College, uviedol, že morské červienky vynikajú medzi ostatnými chodiacimi rybami, pretože ich prsné plutvy, nazývané aj lúče plutiev, sú vysoko spojené a ich kostra a svaly sú fyzicky podobné úpravy, ktoré morskej červienky umožňujú chodiť. Ale ryby majú tiež úpravy vo svojom nervovom systéme, ktoré súvisia s ich nohami, čo naznačuje ich zmyslovú funkciu, povedal Ramsay. Nebol zapojený do nových štúdií.

„Častou otázkou je, či sa tieto chodiace lúče vyvinuli v dôsledku selektívnych (adaptačných) tlakov, ktoré uprednostňovali funkciu chôdze, senzorickú funkciu alebo nejakú kombináciu týchto dvoch, “ povedal Ramsay prostredníctvom e-mailu. „Tieto nové štúdie poskytujú ďalší dôkaz, že toto bol najpravdepodobnejší scenár.“

Allard začína svoje vlastné laboratórium na Harvarde, zatiaľ čo Herbert začína svoje vlastné na University of Chicago. Obaja výskumníci povedali, že áno chcú odhaliť presné mechanizmy vývoja zmyslových príveskov morských červienky.