I pesci di mare sono pesci che usano le zampe per percepire il fondale marino

Iscriviti alla newsletter Wonder Theory della CNN. Esplora l’universo con notizie su scoperte affascinanti, progressi scientifici e altro ancora.

CNN
—

Secondo una nuova ricerca, alcune specie di uccelli marini, strani pesci oceanici che vivono sul fondo del mare, usano le zampe ricoperte di papille gustative per percepire e scavare la preda lungo il fondo del mare.

Gli uccelli marini sono così abili nello sradicare le prede mentre camminano lungo il fondo dell’oceano sui loro arti a sei zampe che altri pesci li seguono nella speranza di catturare qualche preda appena scoperta, hanno detto gli autori di due articoli. Nuovi studi È stato pubblicato giovedì sulla rivista Biologia attuale.

David Kingsley, coautore dei due studi, ha scoperto per la prima volta questo pesce nell’estate del 2016 dopo aver tenuto un seminario presso il Marine Biological Laboratory di Woods Hole, Massachusetts. Kingsley è Rudy J. e Daphne Donohoe Munzer Professor presso il Dipartimento di Biologia dello sviluppo presso la Stanford University School of Medicine.

Prima di partire per salire sull’aereo, Kingsley si fermò in un piccolo acquario pubblico, dove vide gli uccelli marini e le loro pinne delicate, che ricordavano le ali piumate degli uccelli, così come le appendici simili a zampe.

“Sono rimasto stupito dagli uccelli marini in mostra perché avevano il corpo di un pesce, le ali di un uccello e zampe multiple come quelle di un granchio”, ha detto Kingsley in una e-mail.
“Non ho mai visto un pesce che sembrasse fatto con parti del corpo di così tante specie diverse di animali.”

Kingsley e i suoi colleghi hanno deciso di studiare gli uccelli marini in laboratorio e hanno scoperto una serie di sorprese, comprese le differenze tra le specie di uccelli marini e i geni responsabili dei loro tratti insoliti, come le pinne a forma di zampe che si sono evolute per funzionare in gran parte come organi sensoriali.

I risultati della nuova ricerca del gruppo di studio mostrano come l’evoluzione porti ad adattamenti complessi in ambienti specifici, come la capacità degli uccelli marini di “assaggiare” la preda utilizzando i loro arti altamente sensibili e in rapido movimento.

Gli arti distintivi degli uccelli marini sono in realtà estensioni delle loro pinne pettorali, ha detto la coautrice dello studio Amy Herbert, ricercatrice post-dottorato nel laboratorio di Kingsley a Stanford.

“Abbiamo optato per il termine “gambe” a causa della straordinaria funzione di camminata che queste appendici hanno”, ha detto Herbert in una e-mail “Tuttavia, non hanno la stessa struttura delle “gambe” umane e non assumono la stessa postura.”

Altre specie di pesci hanno modifiche alle pinne pettorali o pelviche che consentono loro di camminare o stare in piedi, ma gli uccelli marini possono muovere le gambe individualmente, rendendoli più capaci di camminare e scavare, ha detto Herbert.

“Gli uccelli marini sono un esempio di una specie con un tratto molto insolito e molto nuovo”, ha detto in una nota l’autore principale dello studio Corey Allard. “Volevamo usarlo come modello per porre la domanda: ‘Come si costruisce un nuovo organo?'” Allard è un ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di Biologia Molecolare e Cellulare dell’Università di Harvard, dove lavora nel laboratorio di studio coautore Nick Bellono, professore di Harvard.

I ricercatori hanno riportato alcuni uccelli marini al laboratorio di Belluno per studiarli e per vedere se erano in grado di rilevare le prede sepolte. Il team ha osservato che i pesci alternavano brevi periodi di nuoto e camminata. Sono stati anche visti grattare la superficie sabbiosa che ricopriva il fondo delle vasche senza che alcun segnale visivo indicasse loro dove fosse sepolta la preda.

“Siamo rimasti sorpresi dal fatto che fossero così bravi in ​​questo, e che fossero persino in grado di rilevare l’estratto di cozze macinato e filtrato, nonché i singoli amminoacidi”, ha detto Belluno.

Per continuare la loro ricerca, gli autori dello studio hanno inviato in laboratorio altri uccelli marini, solo per scoprire che rappresentavano una specie completamente diversa con caratteristiche diverse.

I due gruppi di esemplari di uccelli marini sembravano simili, ma i pesci appena consegnati non hanno scavato né trovato prede sepolte.

“Questa volta, i nuovi uccelli marini non hanno trovato nulla, anche se mangiano prontamente le prede di superficie. Abbiamo pensato che forse stavamo facendo qualcosa di sbagliato, ma si è scoperto che per sbaglio abbiamo preso una specie diversa”, ha detto Belluno via e-mail.

Questa confusione ha permesso ai ricercatori di fare alcune scoperte inaspettate. I pesci altamente sensibili studiati inizialmente appartenevano a una specie conosciuta come uccello marino settentrionale, o Prionutus carolinus. Il pesce che non ha capacità sensoriali e usa le zampe principalmente per camminare è il pesce zebra, o Prionutus evulans.

Gli usignoli marini scavatori avevano zampe a forma di pala ricoperte da sporgenze chiamate papille, che ricordano le papille gustative della nostra lingua. Mentre gli usignoli marini non scavatori avevano zampe a forma di pene senza papille.

Studiando i pesci a livello genetico e confrontando il modo in cui le loro zampe si sono evolute nel tempo, gli scienziati si sono resi conto che le specie scavatrici sono state trovate solo in alcune località, come i banchi sabbiosi del New England e la costa orientale superiore dell’Oceano Atlantico, suggerendo che che il pesce aveva sviluppato questa caratteristica solo di recente.

“Pensiamo che le specie fossili e non fossili siano separate da circa 10 (milioni) a 20 milioni di anni, il che significa che le papille dovevano essere apparse qualche tempo dopo”, ha detto Allard.

Mentre tutte le specie di uccelli marini hanno appendici simili a zampe, solo alcune hanno organi sensoriali microscopici che consentono loro di assaporare l’ambiente, ha detto Kingsley.

La ricerca degli autori dello studio ha rivelato che gli uccelli marini scavatori si affidano a un gene regolatore chiamato tbx3a non solo per sviluppare gli adattamenti specializzati delle pinne, ma anche per formare le papille che li spingono a scavare. Secondo gli autori dello studio, Tbx3 svolge un ruolo anche nello sviluppo degli arti negli esseri umani, nei topi, nei polli e in altri tipi di pesci.

“Questo è un pesce a cui sono cresciute le zampe utilizzando gli stessi geni che contribuiscono alla crescita dei nostri arti e poi ha riutilizzato quelle zampe per trovare prede utilizzando gli stessi geni che la nostra lingua utilizza per assaggiare il cibo, il che è piuttosto selvaggio”, ha detto Belluno.

Ma perché alcuni uccelli marini hanno acquisito questa capacità sensoriale? I ricercatori avanzano due ipotesi.

“Uno è usare le gambe per scoprire la preda sepolta.” Ciò consente loro un nuovo modo di cercare il cibo rispetto a quello che avevano prima, ha detto Herbert. “Un altro motivo è che in alcuni ambienti camminare piuttosto che nuotare può essere più efficiente dal punto di vista energetico per gli uccelli marini”, ha aggiunto.

Jason Ramsey, professore assistente presso il Dipartimento di Biologia del Rhode Island College, ha affermato che le razze si distinguono dagli altri pesci ambulanti perché le loro pinne pettorali, chiamate anche razze mobili, sono altamente articolate e la loro anatomia scheletrica e muscolare mostra adattamenti unici che abilita lo stallone a camminare. Ma i pesci hanno anche adattamenti nel loro sistema nervoso legato alle zampe, che indicano la loro funzione sensoriale, ha detto Ramsay. Non è stato coinvolto nei nuovi studi.

“Una domanda comune è se questi raggi si siano evoluti a causa di pressioni selettive (adattative) che supportano una funzione di deambulazione, una funzione sensoriale o una combinazione delle due”, ha detto Ramsay via e-mail. “Questi nuovi studi forniscono ulteriori prove di questo scenario più probabile.” “L’ultimo.”

Allard iniziò a fondare il proprio laboratorio presso l’Università di Harvard, mentre Herbert iniziò a fondare un laboratorio presso l’Università di Chicago. I ricercatori hanno detto che… Sono ansiosi di scoprire i meccanismi precisi dietro l’evoluzione delle appendici sensoriali degli uccelli marini.