Põhja-ogakuked on kuue jalaga ookeanipõhja kalad, kes on nii osavad kaevama ja saaki leidma, et teised kalad tahavad nendega hängida ja nende saaki varastada.
Juhuslik kohtumine Cape Codi merebioloogilises laboris 2019. aastal nende kummaliste kaladega, kellel on jalad, oli piisav, et inspireerida Corey Allardit neid uurima.
“Nägime, et neil olid mõned põhja-ogakuked ja nad näitasid neid meile, sest nad teavad, et meile meeldivad veidrad loomad,” ütles molekulaar- ja rakubioloogia osakonna professori Nicholas Bellono laboris töötav teadlane Allard. Bellono labor uurib paljude mereloomade, sealhulgas kaheksajalgade, meduuside ja merinälkjate sensoorset bioloogiat ja rakufüsioloogiat.
“Põhja-ogakuked on näide liigist, millel on väga ebatavaline, väga uudne omadus,” jätkas Allard. “Tahtsime kasutada neid mudelina, et küsida: “Kuidas te uut organit tekitate?””
Põhja-ogakukk kui tunnuste arenemise evolutsiooniline mudel
Allardi järgnev sügav sukeldumine põhja-ogakukkede bioloogiasse viis koostööni Stanfordi teadlastega, kes uurisid kalade arengugeneetikat, ning kulmineerusid koostatud artiklitega ajakirjas Current Biology. Uuringud annavad seni kõige põhjalikuma arusaama sellest, kuidas põhja-ogakuked oma jalgu kasutavad, millised geenid kontrollivad nende jalgade teket ja kuidas neid loomi saaks kasutada evolutsiooniliste kohanemiste kontseptuaalse raamistikuna.
Põhja-ogakukkede “jalad” on tegelikult nende rinnauimede pikendused, mida neil on mõlemal küljel kolm. Allard püüdis kõigepealt kindlaks teha, kas jalad on sensoorsed organid, mida teadlased küll kahtlustasid, kuid millele kinnitust polnud. Ta korraldas katseid, jälgides saaki jahtivaid vangistuses olevaid kalu, kes liikusid vahelduvad ujudes ja “kõndides”. Samuti “kriimustavad” nad aeg-ajalt liivapinda, et leida liiva peitunud ja mittenähtavat saaki, nagu rannakarbid ja muud karbid. Teadlased mõistsid, et jalad olid tundlikud nii mehaaniliste kui ka keemiliste stiimulite suhtes. Nad matsid liiva alla isegi kapsleid, mis sisaldasid ainult üksikuid kemikaale ja kalad leidsid need kergesti üles.
Reklaam
Katse viis uue juhusliku avastuseni
Teadlased said uuringu keskel värske kalasaadetise, mis nägid välja nagu eelmisedki, kuid Allardi sõnul ei kaevanud uued kalad liiva ega leidnud maetud saaki või kapsleid, nagu eelmised suutsid. “Ma arvasin, et need on lihtsalt mingid jamad või võib-olla seadistus ei töötanud,” meenutas Bellono naerdes.
Selgus, et teadlased olid saanud teist liiki ogakuked. Oma uuringutes jõudsid nad mõlema iseloomustamiseni – Prionotus carolinus, kes kaevab merepõhja maetud saagi leidmiseks ning on puute- ja keemiliste signaalide suhtes ülitundlik, ja P. evolansi, kellel need sensoorsed võimed puuduvad ja kes kasutavad jalgu liikumiseks ja sondeerimiseks, kuid mitte kaevamiseks.
Uurides kahe kala jalgade erinevusi, leidsid nad, et “kaevajatel” olid jalad labidakujulised ja kaetud eenditega, mida nimetatakse papilladeks, mis sarnanevad meie maitsepungadele. Mitte-kaevavate kalade jalad olid vardakujulised ja neil puudusid papillid.
Jalgadega kalade teke on suhteliselt hiljutine sündmus
Allard leidis, et “kaevavate” liikide elukohad on piiratud vaid mõne kohaga, mis viitab selle tunnuse suhteliselt hiljutisele arengule.
Ogakukkede jalgade uurimine ei tähendanud ainult veidrate loomadega ajaveetmist, kuigi ka see oli lõbus. Kõndivad kalad on potentsiaalselt võimas mudelorganism, mis võimaldab võrrelda eriomadusi ja õpetada meile, kuidas evolutsioon võimaldab kohaneda väga spetsiifiliste keskkondadega.
Umbes 6 miljonit aastat tagasi arenes inimestel välja võime kõndida püsti, eraldudes oma primaatidest esivanematest. Kahel jalal liikumine on meie liigi tunnusjoon, kuid me teame vähe sellest, kuidas, millal ja miks see muutus toimus. Vihjeid võivad pakkuda põhja-ogakukkede jalad ja nende kohanemine ookeanipõhjas elamiseks. Näiteks on olemas geneetilised transkriptsioonifaktorid, mis kontrollivad ogakukkede jalgade arengut, mida leidub ka teiste loomade, sealhulgas inimeste jäsemetes.
Reklaam
Väga populaarne ja soodne Sougayilangi kalastuskomplekt kalapüügiks nii mere- kui magevees.
Teine katse keskendus geneetikale
Teine uuring, mis keskendus geneetikale, tehti Kingsley laboris Stanfordis; Itaalia füüsiku Agnese Seminara ja bioloog Maude Baldwini poolt Max Plancki Instituudist Saksamaal. Nad uurisid põhjalikult kõndiva kala ebatavalise tunnuse geneetilisi aluseid. Teadlased kasutasid meetodeid, sealhulgas transkriptoomilist ja genoomset redigeerimist, et teha kindlaks, milliseid geeni transkriptsioonifaktoreid kasutatakse jalgade moodustamisel ja toimimisel põhja-ogakukkedel. Samuti lõid nad kahe erineva jalakujuga ogakuke liigi vahel hübriide, et uurida nende erinevuste geneetilist alust.
“Amy ja Corey tegid selle kala kirjeldamiseks palju ja ma arvan, et on üsna haruldane minna käitumise kirjeldusest molekulide kirjelduseni ja evolutsioonilise hüpoteesi kirjelduseni,” ütles Bellono. “Ma arvan, et see on kena plaan, kuidas püstitada teaduslik küsimus ja järgida seda rangelt uudishimuliku ja avatud meelega.”
Loe ka: https://news.harvard.edu/gazette/story/2022/05/harvard-science-lab-gets-piranhas/