Niesamowite: naukowcy hodują ryby, które wychodzą z wody

Wiemy, że setki milionów lat temu ryby opuściły wody i ostatecznie przekształciły się w zwierzęta lądowe. Ale co by się stało dzisiaj? Niby nie niemożliwe. Grupa naukowców z McGiil University w Kanadzie rozwija gatunki ryb, które mogą przetrwać w wodzie i swobodnie wędrować.

W czasopiśmie naukowym Nature opublikowano niedawno badanie dotyczące grupy węgorzy dinozaurów ( Polypterus senegalus ), które były hodowane „w ziemi” w ciągu ostatnich ośmiu miesięcy. Ten gatunek węgorza zwykle żyje w wodzie, ale ma płuca oddychające powietrzem (a także skrzela) i może „chodzić” - jeśli można w ten sposób rozważyć małe kroki i poślizgnięcia się - jest to idealna ryba do nauki.

Chodzi o to, że dzięki zrozumieniu, w jaki sposób węgorz dinozaura zaczął chodzić, naukowcy mogą lepiej zrozumieć, w jaki sposób ryby przodkowe stawiły pierwsze kroki na Ziemi miliony lat temu.

„Kiedyś patrzyłem na ich płetwy i sposób, w jaki się poruszają, i myślą: to takie interesujące i złożone” - mówi Emily Standen, ewolucyjny badacz biomechaniki i główny badacz przyrody. „Potem pomyślałem: wow! Jak to idzie od płetwy do czegoś, co może działać na ziemi? Tak rozpoczął się ten projekt ”.

Chodząca ryba

Aby dowiedzieć się dokładnie, co się stało, gdy pierwsze zwierzęta wodne wyemigrowały na ląd, Standen i jego towarzysze wykorzystali 111 młodych Polypterus senegalus i hodowali je przez osiem miesięcy w środowisku lądowym. Składał się z kamienistej podłogi i zaledwie trzech milimetrów wody - środek ostrożności, aby zapobiec odwodnieniu ryb.

Naukowcy utworzyli również grupę kontrolną z wykorzystaniem 38 ryb hodowanych w ich naturalnym środowisku wodnym. „Te ryby mają funkcjonalne płuca i mogą oddychać powietrzem”, wyjaśnia Standen. Węgorze dinozaurów również mają skrzela, ale regularnie oddychają na powierzchni, aby zwiększyć zapasy powietrza. Czasami używają płetw do chodzenia po ziemi.

„Istnieją empiryczne dowody na to, że węgorze dinozaurów przemieszczają się z jednego efemerycznego jeziora do drugiego [kiedy odwodniają się” - powiedział Standen - „ale nie robią tego dobrowolnie”. Mimo to fakt ten jest więcej niż wystarczający, aby spróbować. wychowuj te młode ryby na ziemi.

„Po ośmiu miesiącach badań wykorzystaliśmy wideo o wysokiej prędkości do analizy ruchów zwierząt. Ze względu na ograniczenia czasowe ta część analizy została przeprowadzona dla 20 ryb lądowych i 10 wodnych. Naukowcy zabili również jednego z każdej grupy, aby dowiedzieć się, jak proces wpłynął na ich szkielety. Udowodniono, że życie na lądzie naprawdę zmienia sposób, w jaki chodzą ryby.

„Ryby wyhodowane z ziemi mogą lepiej chodzić z płetwami”, potwierdził Standen. „Kładą nogi blisko linii środkowej, unoszą głowy wyżej i mniej szybują podczas chodzenia”. Poza tym osoby wychowane na lądzie są na ogół bardziej konsekwentne w chodzeniu niż ich odpowiedniki. Jednak zachowanie nie było jedyną rzeczą, która się zmieniła.

Na przykład „kości obręczy barkowej węgorza - te, które podtrzymują płetwy - zmieniły kształt, a ich obojczyki stały się dłuższe”, powiedział naukowiec. Większość zmian, które miały miejsce, pozwoliła na poruszenie głową i płetwami.

„To ważna zmiana, ponieważ jeśli myślisz o ziemskim stylu życia, potrzebujesz szyi w ziemi, ponieważ utkniesz w tej pozycji i potrzebujesz więcej ruchów głową niezależnie od ciała”.

Ryba, która uciekła z morza

Należy podkreślić, że eksperymentalny charakter tego badania może ograniczyć pewne wnioski, do których mogą dojść naukowcy. Na przykład węgorz dinozaura nie jest bezpośrednio związany z pierwszymi gatunkami ryb, które kiedykolwiek szły po ziemi, takimi jak eusthenopteron.

„Nie mamy przodka interesującej nas ryby” - wyjaśnił Standen. Zamiast tego naukowcy wybrali najlepszą opcję: wybrali gatunek, który jest fizycznie podobny do skamielin tego okresu. „[Węgorz dinozaura] jest świetnym modelem, ponieważ jest długi, ma zbroję w skali i boczny pas barkowy, co oznacza, że ​​są obok niego, obok brzucha ryb.”

Pomimo ograniczeń Standen stwierdził, że ekscytujące jest eksperymentowanie z żywymi zwierzętami, aby wyciągać wnioski na temat tego, co mogło się stać z innymi fizycznie podobnymi gatunkami podczas ogromnej skali transformacji ewolucyjnej.

„Wydaje się bardzo jasne, że zmiany wywołane przez środowisko ułatwiły przejście z ryb na ziemię. W ten sposób presja selekcyjna działała na te zmiany i utrwaliły się w genomie przez długi czas. ”

Standen obecnie powtarza eksperymenty w celu zidentyfikowania zmian w mięśniach ryb. Chce także przeanalizować, co dzieje się, gdy ryby trzymane są w glebie przez długi czas. „Możliwe, że mogą wystąpić większe zmiany, jeśli trzymamy je [z wody] przez dłuższy czas. Naszym marzeniem jest, aby móc to robić przez kilka pokoleń ”- podsumował badacz.