Морские петухи используют ногообразные плавники для «дегустации» и навигации по морскому дну
Морские петухи — донные рыбы, идеально приспособленные к своему образу жизни. Шесть ногообразных придатков делают их мастерами в беге, копании и поиске добычи, что привлекает других рыб, которые воруют их находки.
В 2019 году случайная встреча с этими странными рыбами в Морской биологической лаборатории на Кейп-Коде вдохновила Кори Алларда на их изучение. Аллард — постдок в лаборатории Николаса Беллоно, профессора кафедры молекулярной и клеточной биологии, которая исследует сенсорную биологию морских животных.
«Морские петухи — пример вида с очень необычным, новым признаком. Мы хотели использовать их как модель, чтобы спросить: "Как возникает новый орган?"», — пояснил Аллард.
Его исследование привело к сотрудничеству со специалистами из Стэнфорда и завершилось двумя статьями в журнале Current Biology.
«Ноги» морских петухов — это видоизменённые грудные плавники (по три с каждой стороны). Эксперименты показали, что рыбы используют их для «ходьбы» и поиска закопанной добычи (например, мидий) без визуальных подсказок. Плавники оказались чувствительны как к механическим, так и к химическим раздражителям. Рыбы могли находить даже капсулы, содержащие лишь отдельные химические вещества.
Случайное открытие двух видов
В середине исследования учёные получили новую партию рыб, которые не умели копать и находить закопанную добычу. Оказалось, это был другой вид — Prionotus evolans. Изначально изучался вид P. carolinus.
Сравнение показало ключевые различия:
- У копающего вида (P. carolinus) плавники лопатообразные и покрыты папиллами (выростами, похожими на вкусовые рецепторы).
- У некопающего вида (P. evolans) плавники палочковидные и лишены папилл.
Это указывает, что папиллы — эволюционная субспециализация. Анализ образцов из Музея сравнительной зоологии показал, что копающий вид встречается лишь в нескольких локациях, что говорит об относительно недавней эволюции этого признака.
Генетические основы и эволюционная модель
Второе исследование, сосредоточенное на генетике, использовало методы транскриптомики и геномного редактирования. Учёные определили, какие факторы транскрипции генов контролируют формирование и функцию «ног». Также были созданы гибриды двух видов с разной формой плавников для изучения генетической основы этих различий.
Важно, что генетические факторы, контролирующие развитие плавников у морских петухов, также обнаружены в конечностях других животных, включая человека. Таким образом, эти рыбы становятся мощной моделью для изучения того, как эволюция позволяет адаптироваться к специфическим средам.
«Эми и Кори многое сделали для описания этого животного, и я думаю, довольно редко можно перейти от описания поведения к описанию молекул и эволюционной гипотезе. Это хороший план того, как следует ставить научный вопрос и тщательно следовать за ним с любопытством и открытым умом», — резюмировал Николас Беллоно.