Alguns tipos de tordos, uma espécie peculiar de peixe que vive no fundo do oceano, usam pernas cobertas por papilas gustativas para detectar e desenterrar presas no fundo do mar, de acordo com uma nova pesquisa publicada quinta-feira na revista Current Biology.
Os tordos marinhos são tão hábeis em encontrar presas enquanto caminham ao longo do fundo do oceano com seus seis apêndices semelhantes a pernas que outros peixes os seguem na esperança de arrebatar alguma presa recém-desenterrada, disseram os autores dos dois novos estudos.
David Kingsley, coautor de ambos os estudos, encontrou o peixe pela primeira vez no verão de 2016, depois de dar um seminário no Laboratório Biológico Marinho em Woods Hole, Massachusetts. Kingsley é professor Rudy J. e Daphne Donohue Munzer no departamento de biologia do desenvolvimento da Escola de Medicina da Universidade de Stanford.
Antes de partir para pegar um voo, Kingsley parou em um pequeno aquário público, onde observou os tordos e suas delicadas nadadeiras, que lembram asas de pássaros, e seus apêndices em forma de pernas.
“Os tordos em exibição me surpreenderam completamente porque tinham corpo de peixe, asas de pássaro e múltiplas pernas como as de um caranguejo”, disse Kingsley por e-mail. “Eu nunca tinha visto um peixe que parecesse ter sido feito de partes do corpo de muitos tipos diferentes de animais.”
Kingsley e os seus colegas decidiram estudar os tordos-marinhos em laboratório, revelando uma série de surpresas, incluindo as diferenças entre as espécies de tordos-marinhos e a genética responsável pelas suas características invulgares, como as barbatanas em forma de peixe. pernas que evoluíram para funcionar principalmente como órgãos sensoriais.
Os resultados da nova investigação mostram como a evolução leva a adaptações complexas em ambientes específicos, como a capacidade dos tordos marinhos de “sentir” as suas presas utilizando os seus apêndices sensíveis e rápidos.
Um animal altamente incomum
As extremidades distintas dos tordos são, na verdade, extensões de suas nadadeiras peitorais, de acordo com a coautora do estudo, Amy Herbert, pesquisadora de pós-doutorado no laboratório de Kingsley em Stanford.
“Adotamos o termo ‘pernas’ devido à notável função de locomoção desses apêndices”, disse Herbert por e-mail. “No entanto, eles não têm a mesma estrutura das ‘pernas’ humanas nem estão na mesma posição.”
Outras espécies de peixes têm modificações nas barbatanas peitorais ou pélvicas que lhes permitem andar ou equilibrar-se, mas os tordos marinhos podem mover as pernas individualmente, o que os torna mais hábeis a caminhar e a cavar, disse Herbert.
“Os tordos são um exemplo de espécie com uma característica muito incomum e muito nova”, afirma Corey Allard, principal autor do estudo, em comunicado. “Queríamos usá-los como modelo para perguntar: ‘Como você cria um novo órgão?’” Allard é pós-doutorado no departamento de biologia molecular e celular da Universidade de Harvard, onde trabalha no laboratório de Nick Bellono, coautor do estudo e professor em Harvard.
Os pesquisadores levaram alguns tordos marinhos para o laboratório de Bellono para estudo e para ver se conseguiam desenterrar presas enterradas. A equipe observou os peixes alternando entre curtos períodos de natação e caminhada. Eles também foram vistos arranhando a superfície arenosa do fundo dos tanques, sem qualquer sinal visual que indicasse onde as presas poderiam estar enterradas.
“Para nossa surpresa, eles eram muito, muito bons nisso e conseguiam até cavar solo, extrato de mexilhão filtrado e aminoácidos isolados”, diz Bellono.
Para continuar a investigação, os autores do estudo pediram mais tordos marinhos, apenas para descobrirem que representavam uma espécie completamente diferente, com características variadas.
Peixes ambulantes geneticamente distintos
Os dois grupos de tordos marinhos pareciam iguais, mas os peixes recém-chegados não cavaram nem encontraram presas enterradas.
“Desta vez, os novos tordos-do-mar não encontraram nada, apesar de comerem prontamente as presas na superfície”, disse Bellono por e-mail. “Pensamos que talvez estivéssemos fazendo algo errado, mas descobrimos que acidentalmente pegamos uma espécie diferente.”
A confusão permitiu algumas descobertas fortuitas para os pesquisadores. Os peixes altamente sensíveis que inicialmente estudaram pertenciam à espécie conhecida como tordo-do-mar do norte, ou Prionotus carolinus. E os peixes que não tinham capacidade sensorial e usavam as patas principalmente para caminhar eram o tordo-marinho listrado, ou Prionotus evolans.
Os tordos escavadores tinham pernas em forma de pá cobertas por saliências chamadas papilas, que são semelhantes às papilas gustativas da nossa língua. Enquanto isso, os tordos que não escavavam tinham pernas em forma de bastão, sem papilas.
À medida que os cientistas estudavam os peixes a nível genético e comparavam a forma como as suas pernas se desenvolviam ao longo do tempo, aperceberam-se de que as espécies que escavam são encontradas apenas em alguns locais, como as águas rasas e arenosas da Nova Inglaterra e da costa nordeste do Atlântico. , o que sugere que os peixes desenvolveram essa característica recentemente.
“Acreditamos que as espécies que escavam e as que não o fazem estão separadas por cerca de 10 a 20 milhões de anos, o que significa que as papilas devem ter surgido algum tempo depois disso”, disse Allard.
Embora todas as espécies de robin tenham apêndices semelhantes a pernas, apenas algumas possuem órgãos sensoriais macroscópicos que lhes permitem sentir o ambiente, disse Kingsley.
A investigação dos autores do estudo revelou que os tordos escavadores dependem de um gene regulador chamado tbx3a não só para desenvolver as suas adaptações especializadas nas barbatanas, mas também para formar as papilas que os levam a cavar. O gene tbx3 também desempenha um papel no desenvolvimento dos membros de humanos, ratos, galinhas e outras espécies de peixes, segundo os autores do estudo.
“Este é um peixe que desenvolveu pernas usando os mesmos genes que contribuem para o desenvolvimento dos nossos membros e depois reutilizou essas pernas para encontrar presas usando os mesmos genes que a nossa língua usa para saborear a comida – uma loucura”, diz Bellono.
Mas porque é que apenas alguns tordos do mar desenvolveram esta capacidade sensorial? Os pesquisadores têm algumas hipóteses.
“Uma delas é que usar as pernas para desenterrar presas enterradas” permite-lhes uma nova forma de procurar alimentos que não conseguiam antes, de acordo com Herbert. “Outra é que caminhar em vez de nadar em alguns ambientes pode ser mais eficiente em termos energéticos para os tordos.”
Os tordos marinhos se destacam entre outros peixes ambulantes porque suas nadadeiras peitorais, também chamadas de raias ambulantes, são altamente articuladas e sua anatomia esquelética e muscular apresenta modificações únicas que permitem que os tordos marinhos andem, de acordo com Jason Ramsay, professor assistente do departamento de biologia. no Rhode Island College. Mas os peixes também apresentam adaptações no sistema nervoso relacionadas às pernas, sugerindo sua função sensorial, segundo Ramsay. Ele não participou dos novos estudos.
“Uma pergunta comum é: essas raias ambulantes evoluíram devido a pressões seletivas (adaptativas) que sustentam a função de caminhada, uma função sensorial ou uma combinação de ambas”, disse Ramsay por e-mail. “Esses novos estudos fornecem mais evidências sugerindo que provavelmente foi o último cenário.”
Allard está iniciando seu próprio laboratório em Harvard, enquanto Herbert está iniciando um laboratório na Universidade de Chicago. Ambos os pesquisadores disseram estar ansiosos para descobrir os mecanismos exatos por trás da evolução dos apêndices sensoriais dos tordos.
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