Naukowcy wykazali, że powstałe z przekształconych płetw nogi kurka nie służą tylko do chodzenia i kopania. To prawdziwe narządy zmysłów używane do znajdowania zdobyczy, która kryje się w mule.

"Tej rybie wyrosły nogi dzięki tym samym genom, które przyczyniły się do rozwoju naszych nóg - po czym wykorzystały te nogi do znajdowania ofiar, korzystając z tych samych genów, których nasze języki używają do smakowania jedzenia. To nader szalone" - skomentował Nicholas Bellono z Harvard University w Cambridge.

Bellono, wraz z Davidem Kingsleyem ze Stanford University i współpracownikami, wcale nie zamierzali badać kurków. Natknęli się na nie podczas wycieczki do Marine Biological Laboratory w Woods Hole. Gdy naukowcy dowiedzieli się, że inne ryby podążają za kurkami - najwyraźniej ze względu na ich umiejętności odkrywania zakopanej ofiary - byli zaintrygowani i zabrali kilka osobników do laboratorium, by dowiedzieć się więcej. Potwierdzili, że kurki potrafią wykrywać i lokalizować zmielony i przefiltrowany ekstrakt z małży, a nawet pojedyncze aminokwasy.

W jednym z dwóch nowych badań odkryli, że nogi kurków są pokryte brodawkami czuciowymi, z których każda jest mocno unerwiona czuciowo. Brodawki mają również receptory smakowe i wykazują wrażliwość chemiczną, która skłania ryby do kopania.

"Na początku byliśmy zaskoczeni nogami, które są wspólne dla wszystkich kurków i odróżniają je od większości innych ryb — powiedział Kingsley. - Byliśmy zaskoczeni widząc, jak bardzo kurki różnią się od siebie pod względem struktur sensorycznych znajdujących się na nogach. System ten wykazuje zatem wiele poziomów innowacji ewolucyjnych, od różnic między kurkami a większością innych ryb, różnic między gatunkami kurków i różnic we wszystkim, od struktury i narządów zmysłów po zachowanie".

Przez przypadek (naukowcy nabyli do badań inny gatunek kurka) zaobserwowali, że o ile Prionotus carolinus kopie, aby znaleźć ukrytą w mule zdobycz i jest bardzo wrażliwy na dotyk i sygnały chemiczne - to P. evolans nie ma tych zdolności sensorycznych i używa swoich nóg do lokomocji i sondowania, ale nie do kopania.

Dzięki dalszym badaniom rozwojowym naukowcy potwierdzili, że brodawki stanowią kluczową innowację ewolucyjną, która pozwoliła kurkom odnieść sukces na dnie morskim w sposób, w jaki nie potrafią tego zrobić inne zwierzęta. W drugim badaniu przyjrzeli się głębiej podstawie genetycznej unikalnych nóg ryby. Wykorzystali sekwencjonowanie genomu, profilowanie transkrypcyjne i badanie gatunków hybrydowych, aby zrozumieć molekularne i rozwojowe podstawy formowania nóg.

Ich analizy zidentyfikowały starożytny i konserwatywny czynnik transkrypcyjny, zwany tbx3a, jako główny czynnik determinujący rozwój sensorycznych nóg. Edycja genomu potwierdziła, że są one zależne od tego genu regulacyjnego, aby normalnie rozwijać swoje nogi. Ten sam gen odgrywa również kluczową rolę w formowaniu brodawek sensorycznych oraz skłonności do kopania.

Około 6 milionów lat temu u ludzi wyewoluowała umiejętność chodzenia w pozycji wyprostowanej, co oddzieliło ich od ich przodków naczelnych. Dwunożność jest cechą charakterystyczną naszego gatunku i wiemy niewiele o tym, jak, kiedy i dlaczego nastąpiła ta zmiana. Badania nad kurkami mogą pomóc to wyjaśnić.

"Chociaż wiele cech wygląda na nowe, zwykle są zbudowane z wykorzystanie genów i modułów, które istniały od dawna — powiedział Kingsley. - Tak działa ewolucja: poprzez majstrowanie przy starych elementach, aby zbudować nowe rzeczy".

Jak podkreślają autorzy, odkrycia dotyczące kurków wskazują na to, że obecnie możliwe jest poszerzenie naszej szczegółowej wiedzy na temat złożonych cech i ich ewolucji u organizmów dzikich, a nie tylko u dobrze ugruntowanych organizmów modelowych. Teraz autorzy chcą dowiedzieć się więcej o konkretnych zmianach genetycznych i genomicznych, które doprowadziły do ewolucji kurków.

Więcej informacji w artykułach źródłowych tutaj i tu. (PAP)

Paweł Wernicki

pmw/ zan/