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標題: 紅娘魚有六條腿 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 昨天 06:26 AM 標題: 紅娘魚有六條腿

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　　紅娘魚是一種長相不尋常的魚。它由典型魚類的身體﹑鳥類的「翅膀」和甲殼類動物的腿組成。這六條螃蟹般的腿使它特別適合在海底奔跑﹑挖掘和尋找食物。然而﹐它的腿也不僅僅是用來走動的。相反地它們是紅娘魚在沙子裡挖掘時用來尋找埋藏獵物的完整感覺器官。9月26日發表在Cell Press期刊《當代生物學》上的兩項研究詳細介紹了這一發現。
　　紅娘魚是一種長著硬骨頭的魚﹐生活在世界各地的溫帶海域。它們的標誌性「腿」是胸鰭的延伸﹐每側有三條。紅娘魚非常善於尋找食物﹐以至於其他魚類有時會留在它們身邊﹐吃一些剩菜。2019年哈佛大學研究人員阿拉德在科德角海洋生物實驗室觀察了這些有腿的魚﹐阿拉德說﹕「我們看到他們的水箱裡有一些紅娘魚﹐他們給我們看了﹐因為他們知道我們喜歡奇怪的動物。」。「紅娘魚是一個具有非常不尋常﹑非常新穎的特徵的物種的例子。我們想用它們作為模型來問﹐『你如何製造一個新的器官﹖』」。
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　　阿拉德與斯坦福大學研究紅娘魚發育遺傳學的研究人員合作。他們首先試圖確定這些腿是否是感覺器官﹐這曾被懷疑﹐但尚未得到證實。阿拉德用圈養的紅娘魚狩獵獵物進行了實驗。在狩獵時﹐它們會在短暫的游泳和腿上行走之間切換。它們還會不時地在沙子表面抓撓﹐尋找貽貝﹑貝類或其他埋藏的獵物﹐而不需要看到它。
　　研究小組意識到﹐在實驗過程中﹐腿對化學和機械刺激很敏感。即使他們埋下只含有一種化學物質的膠囊﹐魚也能找到它們。在研究進行到一半的時候﹐研究小組又收到了一批魚。雖然它們看起來像原來的魚﹐但它們並沒有像其他魚那樣挖掘和發現埋藏的膠囊或獵物。該研究的合著者﹑哈佛大學分子生物學家尼古拉斯·貝洛諾在一份聲明中說﹕「我認為它們只是一些啞彈﹐或者可能是裝置不起作用。」。
　　該團隊實際上已經獲得了一種不同種類的紅娘魚。他們最終在這些研究中對兩者進行了分類。Prionotus carolinus會挖掘埋藏的獵物﹐對觸覺和化學信號高度敏感。Prionotus evolans沒有這些感官能力。相反地它們用腿進行探測和移動﹐而不是挖掘。當他們檢查這兩個物種的腿的差異時﹐他們注意到了一些關鍵的差異。Prionotus carolinus有更多鏟形的腿﹐上面覆蓋著一些被稱為乳突的突起。這些類似於我們舌頭上的味蕾。非挖掘魚的腿是桿狀的﹐沒有乳突。該團隊認為﹐乳突是進化的亞特化。
　　弄清楚這些特殊的附屬物是如何進化的可以幫助科學家瞭解進化是如何適應非常特定的環境的。大約六百萬年前﹐我們自己的物種學會了直立行走。兩足動物將我們與靈長類祖先分開﹐但我們對這種轉變是如何﹑何時以及為什麼發生的知之甚少。紅娘魚及其對生活在海底的適應可能有一些線索。處理紅娘魚腿發育的基因轉錄因子也存在於其他動物的四肢中﹐包括我們自己的四肢。
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　　第二項研究側重於遺傳學﹐包括斯坦福大學的David Kingsley和Amy Herbert﹑意大利物理學家Agnese Seminara﹑德國馬克斯·普朗克研究所的生物學家Maude Baldwin。該團隊研究了這種不尋常的行走特徵的遺傳基礎。研究合著者大衛·金斯利在一份聲明中說﹕「儘管許多特徵看起來很新﹐但它們通常是由長期存在的基因和模塊構建的。」。「進化就是這樣運作的﹕通過修補舊的部分來構建新的東西。」。
　　在這項研究中﹐他們使用了包括轉錄組學和基因組編輯在內的技術來確定哪些基因轉錄因子用於腿部的形成和功能。他們還創造了兩種具有不同腿形的紅娘魚的雜交種﹐以探索這些差異的遺傳基礎。貝洛諾說﹕「艾米和科裡為描述這種動物做了很多工作﹐我認為從行為描述到分子描述﹐再到進化假說的描述﹐這種情況非常罕見。」。「我認為這是一個很好的藍圖﹐說明一個人如何提出一個科學問題﹐並以好奇和開放的心態嚴格地遵循它。」。

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