У этой рыбы шесть ног, которые функционируют как языки

Морские петухи  используют свои фирменные отростки, чтобы «пробовать на вкус» океанское дно.

Как существо из книжки доктора Сьюза, морской петух — рыба необычной наружности. У него тело типичной рыбы, «крылья» птицы и ноги, как у ракообразного. Эти шесть похожих на крабьи ног делают его особенно приспособленным для беготни, копания и поиска пищи на дне океана. Однако его ноги используются не только для передвижения. На самом деле это полноценные сенсорные органы, с помощью которых морские петухи находят зарытую в песок добычу. Подробности этого открытия описываются в двух исследованиях, опубликованных 26 сентября в журнале Current Biology издательства Cell Press.

Морские петухи — это длинные рыбы с костистыми головами, обитающие в умеренных морях по всему миру. Их фирменные «ноги» являются выростами грудных плавников, по три с каждой стороны. Морские петухи настолько искусны в поиске пищи, что другие рыбы иногда держатся рядом, чтобы подобрать остатки их трапезы.

В 2019 году один из соавторов исследования, постдокторант Гарвардского университета Кори Аллард, наблюдал за этими ногастыми рыбами в Морской биологической лаборатории в Вудс-Хоуле (Кейп-Код) и захотел узнать о них больше.

«Мы увидели, что у них в аквариуме были морские петухи, и они показали их нам, зная, что нам нравятся необычные животные, — рассказал Аллард в пресс-релизе. — Морские петухи — пример вида с очень необычным, совершенно новым признаком. Мы захотели использовать их как модель, чтобы спросить: „Как создается новый орган?“»

Аллард объединил усилия с исследователями из Стэнфордского университета, которые изучали генетику развития морского петуха. Сначала они попытались выяснить, являются ли ноги сенсорными органами — это предполагали и раньше, но подтверждений не было.

Аллард провел эксперименты, в ходе которых морские петухи в неволе охотились за добычей. Во время охоты они чередуют короткие рывки вплавь с ходьбой на ногах. Время от времени они также скребут поверхность песка, чтобы найти мидий, моллюсков или другую зарытую добычу, не видя ее.

В ходе экспериментов команда поняла, что ноги чувствительны к химическим и механическим раздражителям. Даже когда исследователи закапывали капсулы, содержащие только одно химическое вещество, рыбы могли их обнаружить.

Видео: Current Biology / Allard, Herbert, Krueger et al.

В середине исследования команда получила дополнительную партию рыбы. Хотя внешне они были похожи на исходных рыб, они не копали и не находили зарытые капсулы или добычу, как остальные.

«Я подумал, что они просто бракованные или, может быть, установка не сработала», — рассказал в пресс-релизе соавтор исследования, молекулярный биолог из Гарвардского университета Николас Беллоно.

На самом деле команда заполучила другой вид морских петухов. В итоге в этих исследованиях они классифицировали оба вида. Prionotus carolinus роют песок в поисках зарытой добычи и обладают высокой чувствительностью к прикосновениям и химическим сигналам. Prionotus evolans не обладают этими сенсорными способностями. Вместо этого они используют свои ноги для ощупывания и передвижения, но не для копания.

Когда исследователи изучили различия в ногах обоих видов, они заметили несколько ключевых отличий. У Prionotus carolinus — тех, которые копают — ноги были более лопатообразными и покрыты некими выростами, называемыми папиллами. Они похожи на вкусовые сосочки на нашем языке. У не роющих рыб ноги были палочковидными и не имели папилл. Команда полагает, что папиллы являются эволюционными субспециализациями.

Выяснение того, как эволюционировали эти особые придатки, может помочь ученым понять, как эволюция позволяет адаптироваться к очень специфическим условиям среды. Примерно шесть миллионов лет назад наш собственный вид научился ходить прямо. Прямохождение отделило нас от наших предков-приматов, но мы знаем лишь немного о том, как, когда и почему произошел этот переход. Морские петухи и их адаптация к жизни на дне океана могут дать некоторые подсказки. Генетические факторы транскрипции, отвечающие за развитие ног у морских петухов, встречаются и в конечностях других животных, включая наши собственные.

Второе исследование было посвящено генетике; в него вошли Дэвид Кингсли и Эми Херберт из Стэнфорда, итальянский физик Аньезе Семинара, биолог Мауде Болдуин из Института Макса Планка в Германии. Команда изучила генетические основы этого необычного признака — ходьбы.

«Хотя многие признаки кажутся новыми, они обычно строятся из генов и модулей, которые существовали долгое время, — заявил в пресс-релизе соавтор исследования Дэвид Кингсли. — Именно так и работает эволюция: путем переделки старых частей для создания новых вещей».

В этом исследовании они использовали такие методы, как транскриптомный и геномный редактор, чтобы точно определить, какие факторы транскрипции генов участвуют в формировании и функционировании ног. Они также создали гибриды между двумя видами морских петухов, имеющими различную форму ног, чтобы изучить генетическую основу этих различий.

«Эми и Кори проделали огромную работу по описанию этого животного, и я думаю, довольно редко случается пройти путь от описания поведения до описания молекул и описания эволюционной гипотезы, — сказал Беллоно. — Думаю, это хороший пример того, как можно поставить научный вопрос и неукоснительно следовать ему с любопытством и открытым умом».

Laura Baisas “This fish has 6 legs that act like tongues”

Перевод статьи «This fish has 6 legs that act like tongues» автора Laura Baisas, оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык