Il pettirosso di mare settentrionale ha delle papille gustative sulle zampe che gli permettono di percepire la presenza di prede sepolte.
il pettirosso di mare settentrionale “assaggia” il fondale marino con le zampe
Un team di scienziati ha scoperto che il pettirosso di mare settentrionale (Prionotus carolinus) usa le sue zampe sia per passeggiare sul fondale marino sia per assaggiare il fondale marino alla ricerca di prede sepolte.
La ricerca ha anche scoperto indizi su come il P. carolinus abbia riadattato le sue appendici come organi sensoriali nel corso della sua evoluzione, e l’analisi genomica ha rivelato la storia evolutiva delle zampe nella più ampia famiglia dei pettirossi di mare (Triglidae). I risultati sono descritti in due articoli pubblicati oggi su Current Biology.
Lo studio
I pettirossi hanno occhi sporgenti come quelli di una rana, pinne che sembrano ali di uccello e sei zampe che ricordano quelle di un granchio. Sono “i pesci più strani e fantastici che abbia mai visto“, ha affermato il biologo dello sviluppo David Kingsley della Stanford University in California, che studia questi esemplari.
I ricercatori sanno da tempo che le zampe del pettirosso di mare settentrionale hanno capacità sensoriali speciali. Il biologo molecolare Nicholas Bellono dell’Università di Harvard a Cambridge, Massachusetts, ha notato che le abilità di caccia soprannaturali dei pettirossi sono così efficienti che altri pesci li seguono nella speranza di trovare degli avanzi.
È altresì noto che le sei zampe del pesce sono ricoperte da piccole protuberanze che sembrano papille gustative. Ma gli scienziati non avevano mai indagato in dettaglio le origini delle capacità dell’animale prima.
Il team di Bellono si è prefissato di cambiare le cose e alla fine ha unito le forze con Kingsley e il suo gruppo. I ricercatori hanno messo il pettirosso di mare settentrionale in una vasca con cozze e capsule di aminoacidi, il tutto sepolto sotto i sedimenti. I pesci sono stati in grado di trovare questi elementi e di dissotterrarli con i loro piedi a forma di pala.
Uno sguardo ravvicinato a queste protuberanze, note come papille, ha rivelato molecole recettrici del gusto, che i ricercatori hanno scoperto essere specializzate nel rilevare aminoacidi e sostanze chimiche prodotte da organismi di profondità.
La scoperta più interessante è avvenuta dopo che i ricercatori hanno rifornito la loro scorta di pettirossi. Questi pesci non riuscivano a trovare il cibo sepolto e i ricercatori si sono resi conto che si erano ritrovati accidentalmente con una specie diversa con le zampe: P. evolans.
Le zampe di questa specie erano più strette e non avevano papille, il che ha indicato che la zampa e la capacità di gustare si sono evolute separatamente.
Gli scienziati hanno confrontato i genomi di 13 specie di pettirossi di tutto il mondo e hanno disegnato un albero genealogico evolutivo. Questo ha mostrato che le zampe per camminare si sono sviluppate per prime. Gli organi sensoriali si sono evoluti sulle zampe di alcune specie di pettirosso di mare settentrionale più tardi.
Dopo aver esaminato i geni attivi nelle appendici degli animali, i ricercatori si sono concentrati su un gene chiamato tbx3a. Gli esperimenti hanno dimostrato che svolge un ruolo nella creazione di una zampa dove altri pesci hanno una pinna. Quando i ricercatori hanno utilizzato lo strumento di editing genetico CRISPR–Cas9 per mutare tbx3a in alcuni P. carolinus, i pesci hanno perso le papille e la capacità di scavare per cercare cibo.
Tbx3a codifica un tipo di proteina nota come fattore di trascrizione. Un singolo fattore di trascrizione spesso regola l’attività di una serie di geni, consentendogli di avere effetti estesi. Bellono e Kingsley hanno spiegato che è chiaro che tbx3a svolge una parte nello sviluppo delle zampe e nella percezione del gusto.
Gli scienziati hanno aggiunto che non sanno ancora quale mutazione abbia causato il cambiamento dell’attività di tbx3a nel pettirosso di mare settentrionale con zampe sensoriali o come abbia creato le nuove capacità dei pesci. Una volta capito questo, i ricercatori potrebbero teoricamente usare l’editing del genoma CRISPR per mettere zampe e organi sensoriali su un pesce diverso.
Conclusioni
“Sono scoperte davvero belle e significative“, ha dichiarato Thomas Finger, biologo cellulare e dello sviluppo presso la facoltà di medicina dell’Università del Colorado ad Aurora. È rimasto sorpreso nel vedere che alcune specie non avevano la capacità di percepire le sostanze chimiche, ma afferma che lo studio ha mostrato in modo efficace come la capacità sembra essersi evoluta modificando un set di geni esistente per formare un nuovo tratto.
