Suscríbase al boletín científico Wonder Theory de CNN. Explora el universo con noticias sobre descubrimientos fascinantes, avances científicos y más.
CNN
—
Algunas especies de petirrojos, peculiares peces marinos que viven en el fondo del océano, utilizan patas cubiertas de papilas gustativas para detectar y desenterrar a sus presas en el fondo marino, según un nuevo estudio.
Los mirlos son tan hábiles en expulsar a sus presas mientras caminan por el fondo del océano sobre sus apéndices de seis patas que otros peces los siguen con la esperanza de capturar ellos mismos presas recién descubiertas, dijeron los autores de dos artículos. nuevos estudios publicado el jueves en la revista Biología actual.
David Kingsley, coautor de ambos estudios, descubrió este pez por primera vez en el verano de 2016 tras impartir un seminario en el Laboratorio de Biología Marina de Woods Hole, Massachusetts. Kingsley es profesora Rudy J. y Daphne Donohue Munzer en el Departamento de Biología del Desarrollo de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford.
Antes de partir para tomar un vuelo, Kingsley se detuvo en un pequeño acuario público, donde vio zorzales y sus delicadas aletas, que se asemejan a las alas plumosas de un pájaro, así como apéndices en forma de patas.
“Los petirrojos en exhibición me llamaron la atención porque tenían el cuerpo de un pez, las alas de un pájaro y muchas patas como las de un cangrejo”, dijo Kingsley en un correo electrónico.
“Nunca había visto un pez que pareciera estar formado por partes del cuerpo de varios tipos diferentes de animales. »
Kingsley y sus colegas decidieron estudiar a los petirrojos en el laboratorio y descubrieron una serie de sorpresas, incluidas las diferencias entre las especies de petirrojos y la genética responsable de sus rasgos inusuales, como las aletas en forma de patas que han evolucionado de tal manera que funcionan en gran medida como sensores. órganos.
Los resultados de la nueva investigación del equipo de investigación muestran cómo la evolución conduce a adaptaciones complejas en entornos específicos, como la capacidad de los petirrojos de «probar» a sus presas utilizando sus movimientos rápidos y muy sensibles.
Las puntas distintivas de los petirrojos son en realidad extensiones de sus aletas pectorales, dijo Amy Herbert, coautora del estudio e investigadora postdoctoral en el laboratorio de Kingsley en Stanford.
«Elegimos el término 'piernas' debido a la notable función de estos apéndices para caminar», explicó Herbert en un correo electrónico. “Sin embargo, no tienen la misma estructura que las 'piernas' humanas y no están en la misma posición. »
Otras especies de peces tienen modificaciones en sus aletas pectorales o pélvicas que les permiten caminar o posarse, pero los zorzales pueden mover sus patas individualmente, lo que les permite caminar y cavar mejor, dijo Herbert.
«Los petirrojos son un ejemplo de una especie con un rasgo muy inusual y muy novedoso», dijo en un comunicado Corey Allard, autor principal del estudio. «Queríamos utilizarlos como modelo para preguntarnos: '¿Cómo se hace un órgano nuevo?' » » Allard es investigador postdoctoral en el Departamento de Biología Molecular y Celular de la Universidad de Harvard, donde trabaja en el laboratorio del coautor del estudio Nick Bellono, profesor de Harvard.
Los investigadores trajeron algunos petirrojos al laboratorio de Bellono para estudiarlos y ver si podían descubrir presas enterradas. El equipo observó que los peces alternaban entre cortos períodos de natación y caminata. También se les ha visto raspando la superficie arenosa que cubre el fondo de los acuarios sin ninguna señal visual que les permita saber dónde podrían estar enterradas sus presas.
«Para nuestra sorpresa, eran muy, muy buenos en esto e incluso pudieron descubrir extractos de mejillón triturados y filtrados, así como aminoácidos simples», dijo Bellono.
Para continuar su investigación, los autores del estudio enviaron más petirrojos al laboratorio, solo para descubrir que representaban una especie completamente diferente, con características diferentes.
Los dos grupos de muestras de petirrojos parecían similares, pero los peces recién entregados no excavaron ni encontraron presas enterradas.
«Esta vez los nuevos petirrojos no encontraron nada, aunque comieron felices a sus presas en la superficie», dijo Bellono por correo electrónico. “Pensamos que tal vez estábamos haciendo algo mal, pero resultó que accidentalmente habíamos capturado una especie diferente. »
Esta confusión permitió a los investigadores hacer descubrimientos fortuitos. Los peces altamente sensibles que estudiaron inicialmente pertenecían a la especie conocida como petirrojo del Mar del Norte o Prionotus carolinus. Y el pez que carecía de capacidades sensoriales y usaba sus patas principalmente para caminar era el ave marina rayada, o Prionotus evolans.
Los mirlos excavadores tenían patas en forma de pala cubiertas de protuberancias llamadas papilas, que se asemejan a las papilas gustativas de nuestra lengua. Los mirlos que no excavaban tenían patas en forma de bastón sin papilas.
Al estudiar los peces a nivel genético y comparar cómo se desarrollaron sus patas a lo largo del tiempo, los científicos se dieron cuenta de que las especies excavadoras solo se encuentran en unos pocos lugares, como las aguas poco profundas y arenosas de Nueva Inglaterra y la costa este superior del Atlántico, lo que sugiere que Los peces desarrollaron este rasgo recientemente.
«Creemos que las especies excavadoras y no excavadoras están separadas por unos 10 a 20 millones de años, lo que significa que las papilas deberían haber surgido algún tiempo después», dijo Allard.
Aunque todas las especies de petirrojos tienen apéndices en forma de patas, sólo algunas tienen órganos sensoriales macroscópicos que les permiten saborear el entorno, dijo Kingsley.
La investigación de los autores del estudio encontró que los mirlos excavadores dependen de un gen regulador llamado tbx3a no sólo para desarrollar sus adaptaciones especializadas de las aletas, sino también para formar las papilas que los impulsan a cavar. Según los autores del estudio, Tbx3 también desempeña un papel en el desarrollo de las extremidades en humanos, ratones, pollos y otras especies de peces.
«Este es un pez que desarrolló patas usando los mismos genes que ayudan a desarrollar nuestras extremidades, y luego reutilizó esas patas para encontrar presas usando los mismos genes que usa nuestra lengua para saborear la comida, algo bastante loco», dijo Bellono.
Pero ¿por qué sólo algunos petirrojos han desarrollado esta capacidad sensorial? Los investigadores tienen varias hipótesis.
“Uno de ellos es usar las piernas para descubrir presas enterradas. » «Esto les permite encontrar comida de una manera nueva», explica Herbert. En algunos entornos, caminar en lugar de nadar puede ser más eficiente energéticamente para los mirlos. »
Los mirlos se destacan de otros peces andantes porque sus aletas pectorales, también llamadas rayos de aletas andantes, están muy articuladas y su anatomía esquelética y muscular tiene modificaciones únicas que les permiten caminar, dijo Jason Ramsay, profesor asistente en el departamento de biología de Rhode Island. Colega. Pero los peces también tienen adaptaciones en su sistema nervioso que están relacionadas con sus patas, lo que sugiere su función sensorial, dijo Ramsay. No participó en los nuevos estudios.
«Una pregunta frecuente es: ¿estas rayas andantes evolucionaron debido a presiones selectivas (adaptativas) que favorecen una función de marcha, una función sensorial o una combinación de ambas?», dijo Ramsay por correo electrónico. “Estos nuevos estudios proporcionan más evidencia que sugiere que lo más probable es que se trate del último escenario. »
Allard abrió su propio laboratorio en Harvard, mientras que Herbert abrió un laboratorio en la Universidad de Chicago. Ambos investigadores afirmaron que están interesados en descubrir los mecanismos exactos detrás de la evolución de los apéndices sensoriales de los petirrojos.
