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Según una nueva investigación, algunas especies de aves marinas, extraños peces oceánicos que viven en el fondo marino, utilizan patas cubiertas de papilas gustativas para detectar y cavar presas en el fondo marino.
Las aves marinas son tan expertas en desarraigar a sus presas mientras caminan por el fondo del océano con sus extremidades de seis patas que otros peces las siguen con la esperanza de capturar alguna presa recién descubierta, dijeron los autores de dos artículos. Nuevos estudios Fue publicado el jueves en la revista. Biología actual.
David Kingsley, coautor de los dos estudios, descubrió este pez por primera vez en el verano de 2016 después de impartir un seminario en el Laboratorio de Biología Marina en Woods Hole, Massachusetts. Kingsley es profesora Rudy J. y Daphne Donohoe Munzer en el Departamento de Biología del Desarrollo de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford.
Antes de partir para abordar el avión, Kingsley se detuvo en un pequeño acuario público, donde vio aves marinas y sus delicadas aletas, que se asemejaban a las alas plumosas de los pájaros, así como apéndices en forma de patas.
«Me sorprendieron las aves marinas expuestas porque tenían cuerpos de pez, alas de pájaro y múltiples patas como las de un cangrejo», dijo Kingsley en un correo electrónico.
«Nunca había visto un pez que pareciera estar hecho de partes del cuerpo de tantas especies diferentes de animales».
Kingsley y sus colegas decidieron estudiar las aves marinas en un laboratorio y descubrieron una serie de sorpresas, incluidas diferencias entre especies de aves marinas y genes responsables de sus rasgos inusuales, como aletas en forma de patas que han evolucionado para funcionar en gran medida como órganos sensoriales.
Los resultados de la nueva investigación del equipo de estudio muestran cómo la evolución conduce a adaptaciones complejas en entornos específicos, como la capacidad de las aves marinas de «probar» sus presas utilizando sus extremidades altamente sensibles y que se mueven rápidamente.
Las extremidades distintivas de las aves marinas son en realidad extensiones de sus aletas pectorales, dijo la coautora del estudio Amy Herbert, investigadora postdoctoral en el laboratorio de Kingsley en Stanford.
«Nos decidimos por el término ‘piernas’ debido a la asombrosa función que tienen estos apéndices para caminar», dijo Herbert en un correo electrónico. «Sin embargo, no tienen la misma estructura que las ‘piernas’ humanas y no asumen la misma postura».
Otras especies de peces tienen modificaciones en sus aletas pectorales o pélvicas que les permiten caminar o pararse, pero las aves marinas pueden mover sus patas individualmente, lo que les permite caminar y cavar mejor, dijo Herbert.
«Las aves marinas son un ejemplo de una especie con un rasgo muy inusual y muy nuevo», dijo en un comunicado el autor principal del estudio, Corey Allard. «Queríamos utilizarlo como modelo para plantear la pregunta: ‘¿Cómo se crea un nuevo órgano?'». Allard es becario postdoctoral en el Departamento de Biología Molecular y Celular de la Universidad de Harvard, donde trabaja en el laboratorio de estudio. El coautor Nick Bellono, profesor de Harvard.
Los investigadores llevaron algunas de las aves marinas al laboratorio de Belluno para estudiarlas y ver si podían detectar presas enterradas. El equipo observó que los peces alternaban períodos cortos de natación y caminata. También se les ha visto rascando la superficie arenosa que cubre el fondo de los tanques sin ninguna señal visual que les indique dónde está enterrada la presa.
«Nos sorprendió que fueran tan buenos en esto, e incluso fueran capaces de detectar el extracto de mejillón molido y filtrado, y los aminoácidos individuales», dijo Belluno.
Para continuar su investigación, los autores del estudio enviaron más aves marinas al laboratorio, solo para descubrir que representaban una especie completamente diferente con características diferentes.
Los dos grupos de especímenes de aves marinas parecían similares, pero el pez recién entregado no excavó ni encontró presas enterradas.
«Esta vez, las nuevas aves marinas no encontraron nada, a pesar de que comen fácilmente presas de la superficie. Pensamos que podríamos estar haciendo algo mal, pero resulta que accidentalmente obtuvimos una especie diferente», dijo Belluno por correo electrónico.
Esta confusión ha permitido a los investigadores hacer algunos descubrimientos inesperados. Los peces altamente sensibles que estudiaron inicialmente pertenecían a una especie conocida como ave marina del norte o Prionutus carolinus. El pez que carece de capacidades sensoriales y utiliza sus patas principalmente para caminar es el pez cebra o Prionutus evulans.
Los ruiseñores marinos excavadores tenían patas en forma de pala cubiertas de protuberancias llamadas papilas, que se asemejan a las papilas gustativas de nuestra lengua. Mientras que los ruiseñores marinos no excavadores tenían patas en forma de pene sin papilas.
Mientras los científicos estudiaban los peces a nivel genético y comparaban cómo evolucionaron sus patas con el tiempo, se dieron cuenta de que las especies excavadoras solo se encontraban en unos pocos lugares, como los bancos de arena de Nueva Inglaterra y la costa oriental superior del Océano Atlántico, lo que sugiere que el pez había desarrollado este rasgo sólo recientemente.
«Creemos que las especies fósiles y no fósiles están separadas por unos 10 (millones) a 20 millones de años, lo que significa que las papilas tuvieron que haber aparecido algún tiempo después», dijo Allard.
Si bien todas las especies de aves marinas tienen apéndices en forma de patas, sólo algunas tienen órganos sensoriales microscópicos que les permiten saborear el ambiente, dijo Kingsley.
La investigación de los autores del estudio reveló que las aves marinas excavadoras dependen de un gen regulador llamado tbx3a no sólo para desarrollar sus adaptaciones especializadas de las aletas sino también para formar las papilas que las hacen excavar. Según los autores del estudio, Tbx3 también desempeña un papel en el desarrollo de las extremidades en humanos, ratones, pollos y otros tipos de peces.
«Este es un pez al que le crecieron patas usando los mismos genes que contribuyen al crecimiento de nuestras extremidades y luego reutilizó esas patas para encontrar presas usando los mismos genes que usa nuestra lengua para saborear la comida, lo cual es bastante salvaje», dijo Belluno.
Pero ¿por qué algunas aves marinas adquirieron esta capacidad sensorial? Los investigadores plantearon dos hipótesis.
«Una es usar las piernas para descubrir presas enterradas». Esto les permite una nueva forma de buscar comida en comparación con la que tenían antes, dijo Herbert. «Otra razón es que en algunos entornos caminar en lugar de nadar puede ser más eficiente desde el punto de vista energético para las aves marinas», añadió.
Jason Ramsey, profesor asistente en el Departamento de Biología de Rhode Island College, dijo que las mantarrayas se destacan de otros peces andantes porque sus aletas pectorales, también llamadas rayos móviles, están altamente articuladas y su anatomía esquelética y muscular muestra adaptaciones únicas que permitir que el semental camine. Pero los peces también tienen adaptaciones en su sistema nervioso vinculado a sus patas, lo que indica su función sensorial, dijo Ramsay. No participó en los nuevos estudios.
«Una pregunta común es si estos rayos evolucionaron debido a presiones selectivas (adaptativas) que respaldan una función de marcha, una función sensorial o una combinación de ambas», dijo Ramsay por correo electrónico. «Estos nuevos estudios proporcionan más evidencia de que este escenario es real». más probable.» «El último.»
Allard comenzó a establecer su propio laboratorio en la Universidad de Harvard, mientras que Herbert comenzó a establecer un laboratorio en la Universidad de Chicago. Los investigadores dijeron que ellos… Están interesados en descubrir los mecanismos precisos detrás de la evolución de los apéndices sensoriales de las aves marinas.
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