Ikan laut adalah ikan yang menggunakan kakinya untuk merasakan dasar laut

Berlangganan buletin Wonder Theory CNN. Jelajahi alam semesta dengan berita tentang penemuan menarik, kemajuan ilmiah, dan banyak lagi.

CNN
—

Beberapa spesies burung laut, ikan laut aneh yang hidup di dasar laut, menggunakan kaki yang ditutupi indera pengecap untuk merasakan dan menggali mangsa di sepanjang dasar laut, menurut penelitian baru.

Burung laut sangat mahir dalam mencabut mangsanya saat mereka berjalan di dasar laut dengan kaki enam sehingga ikan lain mengikuti mereka dengan harapan dapat menangkap mangsa yang baru ditemukan, kata penulis dua makalah. Studi baru Itu diterbitkan Kamis di majalah Biologi saat ini.

David Kingsley, salah satu penulis kedua penelitian tersebut, pertama kali menemukan ikan ini pada musim panas 2016 setelah memberikan seminar di Laboratorium Biologi Kelautan di Woods Hole, Massachusetts. Kingsley adalah Profesor Rudy J. dan Daphne Donohoe Munzer di Departemen Biologi Perkembangan di Fakultas Kedokteran Universitas Stanford.

Sebelum berangkat naik pesawat, Kingsley berhenti di akuarium umum kecil, di mana dia melihat burung laut dan sirip halusnya, yang menyerupai sayap berbulu burung, serta pelengkap seperti kaki.

“Saya kagum dengan burung laut yang dipamerkan karena mereka memiliki tubuh ikan, sayap burung, dan banyak kaki seperti kepiting,” kata Kingsley melalui email.
“Saya belum pernah melihat ikan yang tampak seperti terbuat dari bagian tubuh dari begitu banyak spesies hewan yang berbeda.”

Kingsley dan rekan-rekannya memutuskan untuk mempelajari burung laut di laboratorium, dan menemukan sejumlah kejutan, termasuk perbedaan antara spesies burung laut dan gen yang bertanggung jawab atas sifat-sifat tidak biasa mereka, seperti sirip mirip kaki yang telah berevolusi dan berfungsi sebagian besar sebagai organ sensorik.

Hasil penelitian baru tim peneliti menunjukkan bagaimana evolusi mengarah pada adaptasi kompleks dalam lingkungan tertentu, seperti kemampuan burung laut untuk “mencicipi” mangsa menggunakan anggota tubuh mereka yang sangat sensitif dan bergerak cepat.

Anggota badan khas burung laut sebenarnya merupakan perpanjangan dari sirip dada mereka, kata rekan penulis studi Amy Herbert, seorang peneliti pascadoktoral di laboratorium Kingsley di Stanford.

“Kami memilih istilah ‘kaki’ karena fungsi berjalan yang luar biasa yang dimiliki oleh pelengkap ini,” kata Herbert melalui email. “Namun, mereka tidak memiliki struktur yang sama dengan ‘kaki’ manusia dan tidak memiliki postur yang sama.”

Spesies ikan lain memiliki modifikasi pada sirip dada atau sirip perut yang memungkinkan mereka berjalan atau berdiri, namun burung laut dapat menggerakkan kakinya secara individual, sehingga membuat mereka lebih mampu berjalan dan menggali, kata Herbert.

“Burung laut adalah contoh spesies dengan sifat yang sangat tidak biasa dan sangat baru,” kata pemimpin penulis studi Corey Allard dalam sebuah pernyataan. “Kami ingin menggunakannya sebagai model untuk mengajukan pertanyaan, 'Bagaimana cara membuat organ baru?'” Allard adalah mahasiswa pascadoktoral di Departemen Biologi Molekuler dan Seluler di Universitas Harvard, tempat ia bekerja di laboratorium penelitian. rekan penulis Nick Bellono, seorang profesor Harvard.

Para peneliti membawa beberapa burung laut kembali ke laboratorium Belluno untuk dipelajari dan melihat apakah mereka mampu mendeteksi mangsa yang terkubur. Tim mengamati bahwa ikan tersebut bergantian berenang dan berjalan dalam waktu singkat. Mereka juga terlihat menggaruk permukaan berpasir yang menutupi dasar tangki tanpa petunjuk visual yang memberitahukan di mana mangsanya dikuburkan.

“Kami terkejut bahwa mereka sangat pandai dalam hal ini, dan bahkan mampu mendeteksi ekstrak kerang yang digiling dan disaring, serta masing-masing asam amino,” kata Belluno.

Untuk melanjutkan penelitiannya, penulis penelitian mengirim lebih banyak burung laut ke laboratorium – hanya untuk menemukan bahwa mereka mewakili spesies yang sangat berbeda dengan karakteristik yang berbeda.

Kedua set spesimen burung laut tersebut tampak serupa, namun ikan yang baru dikirim tidak menggali atau menemukan mangsa yang terkubur.

“Kali ini, burung laut baru tidak menemukan apa pun, padahal mereka sudah siap memakan mangsa di permukaan. Kami mengira kami mungkin melakukan kesalahan, namun ternyata kami tidak sengaja mendapatkan spesies lain,” kata Belluno melalui email.

Kebingungan ini memungkinkan para peneliti membuat beberapa penemuan tak terduga. Ikan yang sangat sensitif yang awalnya mereka pelajari berasal dari spesies yang dikenal sebagai burung laut utara, atau Prionutus carolinus. Ikan yang kurang memiliki kemampuan sensorik dan hanya menggunakan kakinya untuk berjalan adalah ikan zebra, atau Prionutus evulans.

Burung bulbul laut yang menggali memiliki kaki berbentuk sekop yang ditutupi tonjolan yang disebut papila, yang menyerupai selera di lidah kita. Sedangkan burung bulbul laut non-penggali memiliki kaki berbentuk penis tanpa adanya papila.

Ketika para ilmuwan mempelajari ikan tersebut pada tingkat genetik dan membandingkan bagaimana kaki mereka berevolusi dari waktu ke waktu, mereka menyadari bahwa spesies penggali hanya ditemukan di beberapa lokasi, seperti perairan dangkal berpasir di New England dan pantai timur atas Samudera Atlantik. bahwa ikan telah mengembangkan sifat ini baru-baru ini.

“Kami memperkirakan spesies fosil dan non-fosil terpisah sekitar 10 (juta) hingga 20 juta tahun, yang berarti papila tersebut pasti muncul beberapa saat setelah itu,” kata Allard.

Meskipun semua spesies burung laut memiliki pelengkap seperti kaki, hanya beberapa yang memiliki organ sensorik mikroskopis yang memungkinkan mereka merasakan lingkungan, kata Kingsley.

Penelitian penulis penelitian mengungkapkan bahwa burung laut penggali mengandalkan gen pengatur yang disebut tbx3a tidak hanya untuk mengembangkan adaptasi sirip khusus mereka tetapi juga untuk membentuk papila yang membuat mereka menggali. Tbx3 juga berperan dalam perkembangan anggota tubuh pada manusia, tikus, ayam dan jenis ikan lainnya, menurut penulis penelitian.

“Ikan ini menumbuhkan kaki menggunakan gen yang sama yang berkontribusi pada pertumbuhan anggota tubuh kita dan kemudian menggunakan kembali kaki tersebut untuk mencari mangsa menggunakan gen yang sama yang digunakan lidah kita untuk mencicipi makanan – dan ini cukup liar,” kata Belluno.

Namun mengapa beberapa burung laut memperoleh kemampuan sensorik ini? Para peneliti mengajukan dua hipotesis.

“Salah satunya adalah menggunakan kaki untuk mengungkap mangsa yang terkubur.” Hal ini memungkinkan mereka mendapatkan cara baru dalam mencari makanan dibandingkan dengan yang mereka miliki sebelumnya, kata Herbert. “Alasan lainnya adalah di beberapa lingkungan, berjalan kaki daripada berenang mungkin lebih hemat energi bagi burung laut,” tambahnya.

Jason Ramsey, asisten profesor di Departemen Biologi di Rhode Island College, mengatakan bahwa ikan pari menonjol dari ikan berjalan lainnya karena sirip dada mereka, juga disebut sirip bergerak, sangat artikulasi, dan anatomi kerangka serta otot mereka menunjukkan adaptasi unik yang aktifkan studfish untuk Berjalan. Namun ikan juga memiliki adaptasi dalam sistem saraf yang terkait dengan kaki mereka, yang menunjukkan fungsi sensorik mereka, kata Ramsay. Dia tidak terlibat dalam studi baru.

“Pertanyaan umum adalah apakah sinar ini berevolusi karena tekanan selektif (adaptif) yang mendukung fungsi berjalan, fungsi sensorik, atau kombinasi keduanya,” kata Ramsay melalui email. “Studi baru ini memberikan bukti lebih lanjut bahwa skenario ini terjadi lebih mungkin.” “Yang terakhir.”

Allard mulai mendirikan laboratoriumnya sendiri di Universitas Harvard, sedangkan Herbert mulai mendirikan laboratorium di Universitas Chicago. Para peneliti mengatakan bahwa mereka… Mereka tertarik untuk menemukan mekanisme tepat di balik evolusi alat sensorik burung laut.