Ορισμένα είδη θαλάσσιων κοκκινολαίμηδων, ενός ιδιόμορφου ψαριού του βυθού, χρησιμοποιούν πόδια καλυμμένα με γευστικούς υποδοχείς για να ανιχνεύουν τα θηράματά τους στον βυθό της θάλασσας, σύμφωνα με νέα έρευνα.
Οι θαλάσσιοι κοκκινολαίμηδες είναι τόσο ικανές να αναζητούν θηράματα καθώς περπατούν στον θαλάσσιο βυθό με τα έξι πόδια τους, που άλλα ψάρια τις ακολουθούν ελπίζοντας να αποκτήσουν κάποιο πρόσφατα ανακαλυφθέν θήραμα, δήλωσαν οι συγγραφείς δύο νέων μελετών που δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Current Biology.
Ο David Kingsley, συν-συγγραφέας και των δύο μελετών, ανακάλυψε τα ψάρια το καλοκαίρι του 2016, μετά από μια διάλεξη στο Εργαστήριο Θαλάσσιας Βιολογίας στο Woods Hole της Μασαχουσέτης. Ο Kingsley είναι καθηγητής στο τμήμα Αναπτυξιακής Βιολογίας της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Στάνφορντ.
Πριν αναχωρήσει, ο Kingsley σταμάτησε σε ένα μικρό δημόσιο ενυδρείο, όπου παρατήρησε θαλάσσιοι κοκκινολαίμηδες με τα λεπτά πτερύγιά τους, που μοιάζουν με φτερά πουλιών, καθώς και τα πόδια τους.
«Οι θαλάσσιοι κοκκινολαίμηδες που είδα με αποστόμωσαν γιατί είχαν σώμα ψαριού, φτερά πουλιού και πολλαπλά πόδια σαν καβούρια», είπε ο Kingsley σε email. «Δεν είχα ξαναδεί ψάρι που να φαίνεται σαν να είναι φτιαγμένο από μέρη πολλών διαφορετικών ζώων».
Ο Kingsley και οι συνεργάτες του αποφάσισαν να μελετήσουν τους θαλάσσιους κοκκινολαίμηδες σε εργαστηριακό περιβάλλον, αποκαλύπτοντας μια πληθώρα εκπλήξεων, συμπεριλαμβανομένων των διαφορών μεταξύ των ειδών και της γενετικής που ευθύνονται για τα ασυνήθιστα χαρακτηριστικά τους, όπως τα πόδια-πτερύγια που έχουν εξελιχθεί ώστε να λειτουργούν κυρίως ως αισθητήρια όργανα.
Τα ευρήματα της νέας έρευνας της ομάδας δείχνουν πώς η εξέλιξη οδηγεί σε πολύπλοκες προσαρμογές σε συγκεκριμένα περιβάλλοντα, όπως η ικανότητα των θαλάσσιων κοκκινοφόρων να μπορούν να «γεύονται» το θήραμα χρησιμοποιώντας τα γρήγορα και ευαίσθητα πόδια τους.
Ένα εξαιρετικά ασυνήθιστο ζώο
Τα άκρα των θαλάσσιων κοκκινολαίμηδων είναι στην πραγματικότητα επεκτάσεις των θωρακικών πτερυγίων τους, δήλωσε η συν-συγγραφέας της μελέτης, Amy Herbert, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο εργαστήριο του Kingsley στο Στάνφορντ.
«Επιλέξαμε τον όρο «πόδια» λόγω της εντυπωσιακής λειτουργίας περπατήματος αυτών των προσαρτημάτων», είπε η Herbert. «Ωστόσο, δεν έχουν την ίδια δομή με τα ‘πόδια’ των ανθρώπων, ούτε βρίσκονται στην ίδια θέση».
Άλλα είδη ψαριών έχουν διαφοροποιήσεις στα πτερύγιά τους που τους επιτρέπουν να περπατούν ή να κάθονται, αλλά οι θαλάσσιοι κοκκινολαίμηδες μπορούν να κινούν τα πόδια τους ατομικά, γεγονός που τους καθιστά πιο ικανούς στο περπάτημα και την ανασκαφή, είπε η Herbert.
«Οι θαλάσσιοι κοκκινολαίμηδες είναι ένα παράδειγμα είδους με πολύ ασυνήθιστο χαρακτηριστικό», δήλωσε ο κύριος συγγραφέας της μελέτης Corey Allard. Ο Allard είναι μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο τμήμα μοριακής και κυτταρικής βιολογίας του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ, όπου εργάζεται στο εργαστήριο του συν-συγγραφέα της μελέτης Nick Bellono, καθηγητή του Χάρβαρντ.
Οι ερευνητές έφεραν μερικούς θαλάσσιους κοκκινολαίμηδες πίσω στο εργαστήριο του Bellono για μελέτη και για να δουν αν μπορούσαν να ανακαλύψουν θαμμένα θηράματα.
Η ομάδα παρατήρησε τα ψάρια να εναλλάσσονται μεταξύ σύντομων περιόδων κολύμβησης και περπατήματος. Επίσης, παρατηρήθηκαν να ξύνουν την αμμώδη επιφάνεια των δεξαμενών χωρίς οπτικά σήματα για να τους δείξουν πού μπορεί να είναι θαμμένο το θήραμα. «Με έκπληξή μας, ήταν πολύ καλοί σε αυτό και μπορούσαν ακόμη να ανακαλύψουν μεμονωμένα αμινοξέα», είπε ο Bellono.
Για να συνεχίσουν την έρευνά τους, οι συγγραφείς της μελέτης ζήτησαν να σταλούν περισσότερες θαλάσσιοι κοκκινολαίμηδες στο εργαστήριο - μόνο για να ανακαλύψουν ότι ανήκαν σε ένα εντελώς διαφορετικό είδος με ποικιλία χαρακτηριστικών.
Οι δύο ομάδες δειγμάτων θαλάσσιων κοκκινολαίμηδων φαίνονταν ίδιες, αλλά τα νέα ψάρια δεν έσκαβαν ή αναζητούσαν θαμμένα θηράματα.
«Αυτή τη φορά, οι νέοι θαλάσσιοι κοκκινολαίμηδες δεν βρήκαν τίποτα, έτρωγαν μόνο εύκολα θηράματα στην επιφάνεια», είπε ο Bellono. «Νομίζαμε ότι ίσως κάναμε κάτι λάθος, αλλά αποδείχθηκε ότι καταλάβαμε τυχαία ένα διαφορετικό είδος».
Η σύγχυση αυτή επέτρεψε κάποιες τυχαίες ανακαλύψεις για τους ερευνητές.
Τα πολύ ευαίσθητα ψάρια που μελετούσαν αρχικά ανήκαν στο είδος που είναι γνωστό ως βόρειοι θαλάσσιοι κοκκινολαίμηδες, ή Prionotus carolinus.
Τα ψάρια που δεν είχαν αισθητηριακές ικανότητες και χρησιμοποιούσαν τα πόδια τους κυρίως για περπάτημα, ήταν οι ριγέ θαλάσσιοι κοκκινολαίμηδες, ή Prionotus evolans.
Οι θαλάσσιοι κοκκινολαίμηδες που έσκαβαν είχαν πόδια σε σχήμα φτυαριού, καλυμμένα με προεξοχές που ονομάζονται θηλές, παρόμοιες με τις γευστικές μας υποδοχές. Αντίθετα, οι μη σκαπτικές θαλάσσιοι κοκκινολαίμηδες είχαν πόδια σε σχήμα ράβδου, χωρίς θηλές.
Καθώς οι επιστήμονες μελέτησαν τα ψάρια σε γενετικό επίπεδο και σύγκριναν πώς έχουν εξελιχθεί τα πόδια τους με την πάροδο του χρόνου, συνειδητοποίησαν ότι τα είδη που σκάβουν βρίσκονται σε λίγες μόνο τοποθεσίες, όπως τα αμμώδη ρηχά νερά της Νέας Αγγλίας και την ανατολική ακτή του Ατλαντικού, γεγονός που υποδηλώνει ότι τα ψάρια αυτά μόλις πρόσφατα ανέπτυξαν αυτό το χαρακτηριστικό. «Πιστεύουμε ότι αυτά που σκάβουν και αυτά που δεν σκάβουν έχουν διαφορά 10 έως 20 εκατομμύρια χρόνια» είπε ο Allard.
Αν και όλα τα είδη θαλάσσιοι κοκκινολαίμηδων έχουν πόδια-προσαρτήματα, μόνο κάποια έχουν τα μακροσκοπικά αισθητήρια όργανα που τους επιτρέπουν να γεύονται το περιβάλλον γύρω τους, δήλωσε ο Kingsley.
Η έρευνα των συγγραφέων της μελέτης αποκάλυψε ότι οι θαλάσσιοι κοκκινολαίμηδες που σκάβουν εξαρτώνται από ένα ρυθμιστικό γονίδιο που ονομάζεται tbx3a, όχι μόνο για να αναπτύξουν τις εξειδικευμένες προσαρμογές των πτερυγίων τους, αλλά και για να σχηματίσουν τις θηλές που τους επιτρέπουν να σκάβουν. Το tbx3 παίζει επίσης ρόλο στην ανάπτυξη των άκρων στους ανθρώπους, τα ποντίκια, τις κότες και άλλα είδη ψαριών, σύμφωνα με τους συγγραφείς της μελέτης.
«Αυτό είναι ένα ψάρι που ανέπτυξε πόδια χρησιμοποιώντας τα ίδια γονίδια που συμβάλλουν στην ανάπτυξη των άκρων μας και στη συνέχεια επαναχρησιμοποίησε αυτά τα πόδια για να βρει θηράματα, χρησιμοποιώντας τα ίδια γονίδια που χρησιμοποιούν οι γλώσσες μας για να γευτούν φαγητό - πολύ τρελό», είπε ο Bellono.
Αλλά γιατί μόνο κάποια από τους θαλάσσιους κοκκινολαίμηδες ανέπτυξαν αυτήν την αισθητική ικανότητα; Οι ερευνητές έχουν μερικές υποθέσεις.
«Μια είναι ότι η χρήση των ποδιών για την ανακάλυψη θαμμένων θηραμάτων τους επιτρέπει έναν νέο τρόπο αναζήτησης τροφής από αυτό που μπορούσαν πριν», είπε η Herbert. «Μια άλλη είναι ότι το περπάτημα, αντί για το κολύμπι, σε ορισμένα περιβάλλοντα μπορεί να είναι πιο αποδοτικό».
Οι θαλάσσιοι κοκκινολαίμηδες ξεχωρίζουν από άλλα ψάρια που περπατούν επειδή τα θωρακικά πτερύγιά τους είναι πολύ αρθρώτα και η σκελετική και μυϊκή τους ανατομία παρουσιάζει μοναδικές τροποποιήσεις που επιτρέπουν στις θαλάσσιοι κοκκινολαίμηδες να περπατούν, δήλωσε ο Jason Ramsay, καθηγητής στο τμήμα βιολογίας του Rhode Island College. Αλλά τα ψάρια έχουν επίσης προσαρμογές στο νευρικό τους σύστημα που σχετίζονται με τα πόδια τους, υποδηλώνοντας την αισθητηριακή τους λειτουργία, είπε ο Ramsay.
Πηγή: CNN