Un mirlo del norte (Prionotus carolinus) corre sobre la arena sobre sus seis patas, que también sirven como palas y órganos sensoriales.Crédito: Anik Grearson
Este pez tiene patas, pero no son sólo para caminar. Los científicos han descubierto que el petirrojo del norte (Prionotus carolinus) utiliza sus extremidades tanto para caminar por el fondo del océano como para sondear el fondo marino en busca de presas enterradas.
La investigación también reveló pistas sobre cómo carolinus reutilizó sus apéndices como órganos sensoriales durante su evolución. Y el análisis genómico reveló la historia evolutiva de las patas de la familia más amplia de los mirlos (Triglidae). Los resultados se describen en dos artículos.1,2 publicado hoy en Biología actual.
peces diferentes
Los mirlos tienen ojos saltones como los de una rana, aletas que se asemejan a las alas de un pájaro y seis patas que se asemejan a las de un cangrejo. Son «los peces más extraños y geniales que he visto en mi vida», dice David Kingsley, biólogo del desarrollo de la Universidad de Stanford en California que estudia a los animales.
Los investigadores saben desde hace tiempo que carolinusLas piernas tienen capacidades sensoriales especiales.3,4. El biólogo molecular Nicholas Bellono de la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts, señala que las habilidades de caza sobrenaturales de los mirlos son tan efectivas que otros peces los siguen a todas partes con la esperanza de encontrar restos. Y sabemos que las seis patas del pez están cubiertas de pequeñas protuberancias que parecen papilas gustativas. Pero los científicos aún no habían estudiado en detalle el origen de las habilidades del animal.
La destreza del petirrojo del norte para encontrar alimento atrae bandadas de parásitos.Crédito: Anik Grearson
El equipo de Bellono decidió cambiar eso y finalmente unió fuerzas con Kingsley y su grupo. Los investigadores colocaron a los peces en un acuario que contenía mejillones y cápsulas de aminoácidos, todos enterrados bajo el sedimento. Los peces pudieron encontrar estos objetos y desenterrarlos con sus patas en forma de pala. Un examen minucioso de estas protuberancias, llamadas papilas, reveló moléculas receptoras del gusto, que los investigadores descubrieron que estaban especializadas en detectar aminoácidos y sustancias químicas producidas por organismos de las profundidades marinas.
Pero el descubrimiento más interesante se produjo después de que los investigadores reabastecieran su suministro de mirlos. Estos peces no pudieron encontrar la comida enterrada y los investigadores se dieron cuenta de que accidentalmente habían terminado con una especie diferente en sus pies: P. evolans. Las patas de esta especie eran más estrechas y carecían de papilas gustativas, lo que sugiere que la capacidad de las patas y la capacidad gustativa habían evolucionado por separado.
Los científicos compararon los genomas de 13 especies de mirlos de todo el mundo y trazaron un árbol genealógico evolutivo. Esto muestra que las piernas necesarias para caminar se desarrollaron primero. Posteriormente, los órganos de los sentidos evolucionaron en las patas de algunas especies.
Gen de pierna larga
Después de examinar los genes activos en los apéndices de los animales, los investigadores se centraron en un gen llamado tbx3a. Los experimentos han demostrado que desempeña un papel en la creación de una pata donde otros peces tienen una aleta. Cuando los investigadores utilizaron la herramienta de edición de genes CRISPR-Cas9 para mutar tbx3a en algunos carolinusLos peces han perdido sus papilas gustativas y la capacidad de cavar en busca de alimento.
tbx3a codifica un tipo de proteína conocida como factor de transcripción. Un único factor de transcripción a menudo regula la actividad de un conjunto de genes, lo que le permite tener efectos amplios. Bellono y Kingsley dicen que está claro que tbx3a juega un papel determinado en el desarrollo de las piernas y la percepción del gusto. Pero los científicos añaden que aún no saben qué mutación causó tbx3a actividad de cambiar especies con patas sensoriales o cómo esto creó las nuevas habilidades de los peces. Una vez que se den cuenta de esto, dice Kingsley, los investigadores podrían teóricamente usar la edición del genoma CRISPR para colocar patas y órganos sensoriales en un pez diferente.
«Estos son hallazgos realmente interesantes y significativos», dice Thomas Finger, biólogo celular y del desarrollo de la Facultad de Medicina de la Universidad de Colorado en Aurora. Le sorprendió descubrir que algunas especies carecían de la capacidad de detectar sustancias químicas, pero dice que el estudio demostró efectivamente cómo esta capacidad parece haber evolucionado modificando un conjunto de genes existente para formar un nuevo rasgo.
