Морские рыбы — это рыбы, которые используют свои ноги, чтобы чувствовать морское дно.

Подпишитесь на информационный бюллетень CNN Wonder Theory. Исследуйте вселенную, узнавая новости об увлекательных открытиях, научных достижениях и многом другом..

Си-Эн-Эн
—

Согласно новому исследованию, некоторые виды морских птиц, странных океанических рыб, обитающих на морском дне, используют ноги, покрытые вкусовыми рецепторами, чтобы чувствовать и рыть добычу на морском дне.

Морские птицы настолько искусны в выкорчевывании добычи, когда они ходят по дну океана на своих шестиногих конечностях, что другие рыбы следуют за ними в надежде поймать какую-нибудь недавно обнаруженную добычу, говорят авторы двух статей. Новые исследования Оно было опубликовано в четверг в журнале Текущая биология.

Дэвид Кингсли, соавтор двух исследований, впервые обнаружил эту рыбу летом 2016 года после проведения семинара в Морской биологической лаборатории в Вудс-Хоул, штат Массачусетс. Кингсли — профессор Руди Дж. и Дафны Донохо Мюнцер на кафедре биологии развития Медицинской школы Стэнфордского университета.

Прежде чем отправиться на посадку в самолет, Кингсли остановился у небольшого общественного аквариума, где увидел морских птиц и их нежные плавники, напоминавшие перистые крылья птиц, а также похожие на ноги придатки.

«Я был поражен представленными на выставке морскими птицами, потому что у них были тела рыб, крылья птиц и несколько ног, как у краба», — сказал Кингсли в электронном письме.
«Я никогда не видел рыбу, которая выглядела бы так, будто она сделана из частей тел стольких разных видов животных».

Кингсли и его коллеги решили изучить морских птиц в лабораторных условиях и обнаружили множество сюрпризов, в том числе различия между видами морских птиц и генами, ответственными за их необычные черты, такие как плавники, похожие на ноги, которые в ходе эволюции стали функционировать в основном как органы чувств.

Результаты нового исследования исследовательской группы показывают, как эволюция приводит к сложным адаптациям в конкретной среде, например к способности морских птиц «чувствовать вкус» добычи, используя свои высокочувствительные, быстро движущиеся конечности.

Отличительные конечности морских птиц на самом деле являются продолжением их грудных плавников, сказала соавтор исследования Эми Герберт, научный сотрудник лаборатории Кингсли в Стэнфорде.

«Мы остановились на термине «ноги» из-за удивительной функции ходьбы, которую имеют эти придатки», — сказал Герберт в электронном письме. «Однако они не имеют такой же структуры, как человеческие «ноги», и не принимают ту же позу».

У других видов рыб есть модификации грудных или тазовых плавников, которые позволяют им ходить или стоять, но морские птицы могут двигать ногами индивидуально, что делает их более способными ходить и копать, сказал Герберт.

«Морские птицы являются примером вида с очень необычной и совершенно новой чертой», — заявил в своем заявлении ведущий автор исследования Кори Аллард. «Мы хотели использовать его в качестве модели, чтобы задать вопрос: «Как сделать новый орган?» Аллард — научный сотрудник кафедры молекулярной и клеточной биологии Гарвардского университета, где он работает в исследовательской лаборатории. соавтор Ник Беллоно, профессор Гарварда.

Исследователи привезли некоторых морских птиц обратно в лабораторию Беллуно для изучения и проверки, смогут ли они обнаружить закопанную добычу. Команда заметила, что рыбы чередовали короткие периоды плавания и ходьбы. Также было замечено, как они царапают песчаную поверхность, покрывающую дно резервуаров, без каких-либо визуальных подсказок, указывающих им, где зарыта добыча.

«Мы были удивлены тем, что они так хорошо справились с этим и даже смогли обнаружить измельченный и отфильтрованный экстракт мидий, а также отдельные аминокислоты», — сказал Беллуно.

Чтобы продолжить исследование, авторы исследования отправили в лабораторию больше морских птиц — только для того, чтобы обнаружить, что они представляют собой совершенно другой вид с другими характеристиками.

Две группы морских птиц выглядели одинаково, но только что доставленные рыбы не копали и не находили закопанную добычу.

«На этот раз новые морские птицы ничего не нашли, хотя они охотно поедают надводную добычу. Мы думали, что делаем что-то не так, но оказалось, что мы случайно получили другой вид», — сообщил Беллуно по электронной почте.

Эта путаница позволила исследователям сделать некоторые неожиданные открытия. Высокочувствительная рыба, которую они первоначально изучали, принадлежала к виду, известному как северная морская птица или Prionutus carolinus. Рыба, у которой отсутствуют сенсорные способности и которая использует свои ноги в основном для ходьбы, — это данио, или Prionutus evulans.

У роющих морских соловьев были лопатообразные ноги, покрытые выступами, называемыми сосочками, которые напоминают вкусовые рецепторы на нашем языке. А вот морские соловьи, не занимающиеся землекопанием, имели ноги в форме пениса без каких-либо сосочков.

Когда ученые изучали рыбу на генетическом уровне и сравнивали, как ее ноги развивались с течением времени, они поняли, что роющие виды встречаются только в нескольких местах, таких как песчаные отмели Новой Англии и верхнее восточное побережье Атлантического океана, что позволяет предположить, что что рыба развила эту черту лишь недавно.

«Мы считаем, что ископаемые и неископаемые виды разделены примерно 10 (миллионами)–20 миллионами лет, а это означает, что сосочки должны были появиться где-то после этого», — сказал Аллард.

По словам Кингсли, хотя у всех видов морских птиц есть придатки, похожие на ноги, лишь у некоторых есть микроскопические органы чувств, которые позволяют им ощущать вкус окружающей среды.

Исследования авторов исследования показали, что роющие морские птицы полагаются на регуляторный ген tbx3a не только для развития своих специализированных плавников, но и для формирования сосочков, которые заставляют их копать. По мнению авторов исследования, Tbx3 также играет роль в развитии конечностей у людей, мышей, кур и других видов рыб.

«Это рыба, которая вырастила ноги, используя те же гены, которые способствуют росту наших конечностей, а затем повторно использовала эти ноги, чтобы найти добычу, используя те же гены, которые наш язык использует для определения вкуса пищи — что довольно дико», — сказал Беллуно.

Но почему некоторые морские птицы обрели такую ​​сенсорную способность? Исследователи выдвинули две гипотезы.

«Один из них — использовать ноги, чтобы найти закопанную добычу». По словам Герберта, это дает им новый способ поиска пищи по сравнению с тем, что у них было раньше. «Другая причина заключается в том, что в некоторых средах ходьба, а не плавание может быть более энергоэффективной для морских птиц», — добавил он.

Джейсон Рэмси, доцент кафедры биологии колледжа Род-Айленда, сказал, что скаты выделяются среди других ходячих рыб, потому что их грудные плавники, также называемые подвижными плавниковыми лучами, хорошо сочленены, а их скелетная и мышечная анатомия демонстрирует уникальные адаптации, которые включить стадфиша для ходьбы. Но у рыб также есть адаптации нервной системы, связанные с ногами, что указывает на их сенсорную функцию, сказал Рамзи. Он не участвовал в новых исследованиях.

«Общий вопрос заключается в том, возникли ли эти лучи из-за избирательного (адаптивного) давления, которое поддерживает функцию ходьбы, сенсорную функцию или их комбинацию», — сказал Рамзи по электронной почте. «Эти новые исследования предоставляют дополнительные доказательства того, что этот сценарий является реальностью. более вероятно». «Последний».

Аллард начал создавать свою собственную лабораторию в Гарвардском университете, а Герберт начал создавать лабораторию в Чикагском университете. Исследователи заявили, что они… Они стремятся обнаружить точные механизмы эволюции сенсорных придатков морских птиц.