Εγγραφείτε στο ενημερωτικό δελτίο του CNN στο Wonder Theory. Εξερευνήστε το σύμπαν με νέα σχετικά με συναρπαστικές ανακαλύψεις, επιστημονικές προόδους και πολλά άλλα.
CNN
—
Ορισμένα είδη θαλάσσιων πτηνών, παράξενα ωκεάνια ψάρια που ζουν στον πυθμένα της θάλασσας, χρησιμοποιούν πόδια καλυμμένα με γευστικούς κάλυκες για να αισθανθούν και να σκάψουν το θήραμα κατά μήκος του πυθμένα της θάλασσας, σύμφωνα με νέα έρευνα.
Τα θαλασσοπούλια είναι τόσο επιδέξια στο ξεριζωμό του θηράματος καθώς περπατούν στον πυθμένα του ωκεανού με τα έξι πόδια τους, που άλλα ψάρια τα ακολουθούν με την ελπίδα να πιάσουν κάποιο νεοανακαλυφθέν θήραμα, είπαν οι συγγραφείς δύο εγγράφων. Νέες μελέτες Δημοσιεύτηκε την Πέμπτη στο περιοδικό Τρέχουσα βιολογία.
Ο David Kingsley, συν-συγγραφέας των δύο μελετών, ανακάλυψε για πρώτη φορά αυτό το ψάρι το καλοκαίρι του 2016 μετά από ένα σεμινάριο στο Marine Biological Laboratory στο Woods Hole της Μασαχουσέτης. Ο Kingsley είναι ο Rudy J. and Daphne Donohoe Munzer Καθηγητής στο Τμήμα Αναπτυξιακής Βιολογίας της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου του Στάνφορντ.
Πριν φύγει για να επιβιβαστεί στο αεροπλάνο, ο Kingsley σταμάτησε σε ένα μικρό δημόσιο ενυδρείο, όπου είδε θαλάσσια πουλιά και τα ευαίσθητα πτερύγια τους, που έμοιαζαν με τα πουπουλένια φτερά των πουλιών, καθώς και εξαρτήματα που μοιάζουν με πόδια.
«Έμεινα έκπληκτος από τα θαλάσσια πουλιά που εκτίθενται γιατί είχαν σώματα ψαριού, φτερά πουλιού και πολλά πόδια σαν καβούρι», είπε ο Kingsley σε ένα email.
«Δεν έχω δει ποτέ ψάρι που να φαινόταν σαν να είναι φτιαγμένο από μέρη σώματος από τόσα πολλά διαφορετικά είδη ζώων».
Ο Kingsley και οι συνεργάτες του αποφάσισαν να μελετήσουν θαλάσσια πτηνά σε εργαστηριακό περιβάλλον και ανακάλυψαν πολλές εκπλήξεις, συμπεριλαμβανομένων των διαφορών μεταξύ των ειδών θαλάσσιων πτηνών και των γονιδίων που ευθύνονται για τα ασυνήθιστα χαρακτηριστικά τους, όπως πτερύγια που μοιάζουν με πόδια που έχουν εξελιχθεί για να λειτουργούν σε μεγάλο βαθμό ως αισθητήρια όργανα.
Τα αποτελέσματα της νέας έρευνας της ομάδας μελέτης δείχνουν πώς η εξέλιξη οδηγεί σε πολύπλοκες προσαρμογές σε συγκεκριμένα περιβάλλοντα, όπως η ικανότητα των θαλάσσιων πτηνών να «γεύονται» το θήραμα χρησιμοποιώντας τα εξαιρετικά ευαίσθητα, ταχέως κινούμενα μέλη τους.
Τα διακριτικά άκρα των θαλάσσιων πτηνών είναι στην πραγματικότητα προεκτάσεις των θωρακικών πτερυγίων τους, είπε η συν-συγγραφέας της μελέτης Amy Herbert, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο εργαστήριο Kingsley στο Στάνφορντ.
«Καταχωρίσαμε τον όρο «πόδια» λόγω της εκπληκτικής λειτουργίας περπατήματος που έχουν αυτά τα εξαρτήματα», είπε ο Herbert σε ένα email «Ωστόσο, δεν έχουν την ίδια δομή με τα ανθρώπινα «πόδια» και δεν παίρνουν την ίδια στάση.
Άλλα είδη ψαριών έχουν τροποποιήσεις στα θωρακικά ή πυελικά πτερύγια τους που τους επιτρέπουν να περπατούν ή να στέκονται, αλλά τα θαλασσοπούλια μπορούν να κινούν τα πόδια τους ξεχωριστά, καθιστώντας τα καλύτερα ικανά να περπατούν και να σκάβουν, είπε ο Herbert.
«Τα θαλάσσια πουλιά είναι ένα παράδειγμα ενός είδους με ένα πολύ ασυνήθιστο και πρωτότυπο χαρακτηριστικό», δήλωσε ο Corey Allard, ο κύριος συγγραφέας της μελέτης, «Θέλαμε να τα χρησιμοποιήσουμε ως μοντέλο για να θέσουμε την ερώτηση: «Πώς τα καταφέρνεις ένα νέο όργανο;» Ο Allard είναι μεταδιδακτορικός υπότροφος στο Τμήμα Μοριακής Βιολογίας και Κυτταρικών Επιστημών στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, όπου εργάζεται στο εργαστήριο του συν-συγγραφέα της μελέτης Nick Bellono, καθηγητή του Χάρβαρντ.
Οι ερευνητές έφεραν μερικά από τα θαλασσοπούλια πίσω στο εργαστήριο του Μπελούνο για μελέτη και για να δουν αν ήταν σε θέση να ανιχνεύσουν θαμμένα θηράματα. Η ομάδα παρατήρησε ότι τα ψάρια εναλλάσσονταν μεταξύ σύντομων περιόδων κολύμβησης και περπατήματος. Έχουν επίσης δει να γρατζουνίζουν την αμμώδη επιφάνεια που καλύπτει το κάτω μέρος των δεξαμενών χωρίς οπτικά σημάδια που να τους λένε πού είναι θαμμένο το θήραμα.
«Μας εξέπληξε που ήταν τόσο καλοί σε αυτό και ήταν ακόμη σε θέση να ανιχνεύσουν το αλεσμένο και φιλτραρισμένο εκχύλισμα μυδιών και τα μεμονωμένα αμινοξέα», είπε ο Belluno.
Για να συνεχίσουν την έρευνά τους, οι συγγραφείς της μελέτης έστειλαν περισσότερα θαλάσσια πτηνά στο εργαστήριο – μόνο για να ανακαλύψουν ότι αντιπροσώπευαν ένα εντελώς διαφορετικό είδος με διαφορετικά χαρακτηριστικά.
Τα δύο σετ δειγμάτων θαλάσσιων πτηνών έμοιαζαν, αλλά τα ψάρια που παραδόθηκαν πρόσφατα δεν έσκαψαν ούτε βρήκαν θαμμένο θήραμα.
«Αυτή τη φορά, τα νέα θαλασσοπούλια δεν βρήκαν τίποτα, παρόλο που τρώνε εύκολα το θήραμα στην επιφάνεια», είπε ο Μπελούνο μέσω email. ”
Αυτή η σύγχυση έδωσε τη δυνατότητα στους ερευνητές να κάνουν κάποιες απροσδόκητες ανακαλύψεις. Τα εξαιρετικά ευαίσθητα ψάρια που αρχικά μελέτησαν ανήκαν σε ένα είδος γνωστό ως βόρειο θαλασσοπούλι ή Prionutus carolinus. Το ψάρι που στερείται αισθητηριακών ικανοτήτων και χρησιμοποιεί τα πόδια του κυρίως για περπάτημα είναι το ζέβρα, ή Prionutus evulans.
Τα αηδόνια της θάλασσας είχαν πόδια σε σχήμα φτυαριού καλυμμένα με προεξοχές που ονομάζονταν θηλές, οι οποίες μοιάζουν με τους γευστικούς κάλυκες στη γλώσσα μας. Ενώ τα αηδόνια της θάλασσας που δεν ήταν σκαπτικά είχαν πόδια σε σχήμα πέους χωρίς θηλώματα.
Καθώς οι επιστήμονες μελέτησαν τα ψάρια σε γενετικό επίπεδο και συνέκριναν πώς εξελίχθηκαν τα πόδια τους με την πάροδο του χρόνου, συνειδητοποίησαν ότι τα είδη λαγούμιας βρέθηκαν μόνο σε λίγες τοποθεσίες, όπως τα αμμώδη κοπάδια της Νέας Αγγλίας και η άνω ανατολική ακτή του Ατλαντικού Ωκεανού, προτείνοντας ότι το ψάρι είχε εξελίξει αυτό το χαρακτηριστικό Μόλις πρόσφατα.
«Πιστεύουμε ότι τα απολιθωμένα και τα μη απολιθωμένα είδη χωρίζονται από περίπου 10 (εκατομμύρια) έως 20 εκατομμύρια χρόνια, πράγμα που σημαίνει ότι οι θηλές έπρεπε να εμφανίστηκαν κάποια στιγμή μετά από αυτό», είπε ο Allard.
Ενώ όλα τα είδη θαλάσσιων πτηνών έχουν εξαρτήματα που μοιάζουν με τα πόδια, μόνο μερικά έχουν μικροσκοπικά αισθητήρια όργανα που τους επιτρέπουν να γευτούν το περιβάλλον, είπε ο Kingsley.
Η έρευνα των συγγραφέων της μελέτης αποκάλυψε ότι τα θαλασσοπούλια που τρυπώνουν βασίζονται σε 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 τα κάνουν να σκάβουν. Το Tbx3 παίζει επίσης ρόλο στην ανάπτυξη των άκρων σε ανθρώπους, ποντίκια, κοτόπουλα και άλλα είδη ψαριών, σύμφωνα με τους συγγραφείς της μελέτης.
«Πρόκειται για ένα ψάρι που μεγάλωσε πόδια χρησιμοποιώντας τα ίδια γονίδια που συμβάλλουν στην ανάπτυξη των άκρων μας και στη συνέχεια ξαναχρησιμοποίησε αυτά τα πόδια για να βρει θήραμα χρησιμοποιώντας τα ίδια γονίδια που χρησιμοποιούν οι γλώσσες μας για να γευτούν φαγητό – το οποίο είναι αρκετά άγριο», είπε ο Belluno.
Γιατί όμως κάποια θαλασσοπούλια απέκτησαν αυτή την αισθητηριακή ικανότητα; Οι ερευνητές διατύπωσαν δύο υποθέσεις.
«Το ένα είναι να χρησιμοποιήσετε τα πόδια για να αποκαλύψετε τα θαμμένα θηράματα». Αυτό τους επιτρέπει έναν νέο τρόπο αναζήτησης τροφής σε σύγκριση με αυτό που είχαν πριν, είπε ο Herbert. “Ένας άλλος λόγος είναι ότι σε ορισμένα περιβάλλοντα το περπάτημα αντί το κολύμπι μπορεί να είναι πιο ενεργειακά αποδοτικό για τα θαλασσοπούλια”, πρόσθεσε.
Ο Τζέισον Ράμσεϊ, επίκουρος καθηγητής στο Τμήμα Βιολογίας στο Κολλέγιο του Ρόουντ Άιλαντ, είπε ότι τα τσιμπούρια διαφέρουν από άλλα ψάρια που περπατούν επειδή τα θωρακικά τους πτερύγια, που ονομάζονται επίσης ακτίνες κινητών πτερυγίων, είναι πολύ αρθρωμένα και η σκελετική και μυϊκή τους ανατομία παρουσιάζει μοναδικές προσαρμογές που ενεργοποιήστε το καραμπίνα στο περπάτημα. Αλλά τα ψάρια έχουν επίσης προσαρμογές στο νευρικό τους σύστημα που συνδέονται με τα πόδια τους, υποδεικνύοντας την αισθητηριακή τους λειτουργία, είπε ο Ramsay. Δεν συμμετείχε στις νέες μελέτες.
«Μια κοινή ερώτηση είναι εάν αυτές οι ακτίνες εξελίχθηκαν λόγω επιλεκτικών (προσαρμοστικών) πιέσεων που υποστηρίζουν μια λειτουργία βάδισης, μια αισθητηριακή λειτουργία ή συνδυασμό των δύο», είπε ο Ramsay μέσω email είναι πιο πιθανό.» «Το τελευταίο».
Ο Allard άρχισε να ιδρύει το δικό του εργαστήριο στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, ενώ ο Herbert άρχισε να ιδρύει ένα εργαστήριο στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο. Οι ερευνητές είπαν ότι… Είναι πρόθυμοι να ανακαλύψουν τους ακριβείς μηχανισμούς πίσω από την εξέλιξη των αισθητηριακών εξαρτημάτων των θαλασσοπούλων.
“Ερασιτέχνης διοργανωτής. Εξαιρετικά ταπεινός web maven. Ειδικός κοινωνικών μέσων Wannabe. Δημιουργός. Thinker.”