Rudziki morskie to niezwykłe zwierzęta o ciele ryby, skrzydłach ptaka i nogach kraba. Teraz naukowcy wykazali, iż nogi rudzika morskiego służą nie tylko do chodzenia. W rzeczywistości są to prawdziwe narządy zmysłów używane do odnajdywania zakopanej ofiary podczas kopania. Praca ta pojawia się w dwóch badaniach opublikowanych 26 września w czasopiśmie Cell Press Current Biology.
„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 nasz język używa do smakowania jedzenia – całkiem dziko” – mówi Nicholas Bellono z Uniwersytetu Harvarda w Cambridge, MA.
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, iż 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, iż rudziki rzeczywiście potrafią wykryć i odkryć zmielony i przefiltrowany ekstrakt z małży, a choćby pojedyncze aminokwasy.
Jak podano w jednym z dwóch nowych badań, odkryli, iż 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.
„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 pod względem struktur sensorycznych znajdujących się na nogach. W ten sposób system wykazuje wiele poziomów innowacji ewolucyjnych, obejmujących różnice między rudzikami a większością innych ryb, różnice między gatunkami rudzików morskich oraz różnice w wszystko, od struktury i narządów zmysłów po zachowanie”.
W wyniku dalszych badań rozwojowych naukowcy potwierdzili, iż 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.
Ich analizy zidentyfikowały starożytny i konserwatywny czynnik transkrypcyjny, zwany tbx3a, jako główny czynnik determinujący rozwój nóg czuciowych rudzików morskich. Edycja genomu potwierdziła, iż 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 składają się one z genów i modułów, które istnieją od dawna” – powiedział Kingsley. „Tak działa ewolucja: majsterkując przy starych elementach, aby zbudować nowe”.
Zdaniem naukowców odkrycia pokazują, iż w tej chwili 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.
