Z badania wynika, że ​​rozgwiazda nie ma rąk, ale pięcioramienną głowę

Mówiąc najprościej, gwiazda morska, zwana także rozgwiazdą, często pojawia się jako głowa. Analiza molekularna jego genów sugeruje, że jego przodkowie ewoluowali tak, by tracić łodygi.

Badanie pokazuje, jak postęp w genetyce umożliwia naukowcom badanie złożoności życia na Ziemi jak nigdy dotąd. W tym przypadku pomogło to rozwiązać wielowiekową zagadkę zoologiczną dotyczącą jednego z najbardziej zagadkowych stworzeń planety. Nawet nazwa „rozgwiazda” jest myląca, ponieważ technicznie rzecz biorąc, zwierzę to nie jest rybą.

„Nazywamy je ramionami rozgwiazdy, ponieważ przywykliśmy myśleć o nich jak o rękach i nogach ciała” – powiedział Daniel Roxar, profesor na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley, który jest współautorem badania. Magazyn Przyroda. „To nasza własna perspektywa antropologiczna”.

Jednak w przypadku nowych badań gwiazd morskich „ręka” to „niewłaściwe słowo” – dodał.

Hipotez na temat tego, jak to zrobić, było wiele Gwiazdy morskie stworzyli swoje unikalne ciała i „w zasadzie żadne z nich nie odpowiada rzeczywistości” – powiedział Laurent Forry, biolog rozwojowy z Uniwersytetu Stanforda, który kierował badaniami.

Stawia gwiazdę morską na głowie

U innych zwierząt, od wieloryba po mysz, łatwo jest odróżnić, który koniec jest głową, a który ogonem. Biolodzy nazywają te organizmy dwustronnie symetrycznymi, co oznacza, że ​​mają lewą i prawą stronę, które się odzwierciedlają.

„Większość zwierząt, które znamy i kochamy, ma ten wzór” – powiedziała Roxer.

Jednak gwiazdy morskie i ich krewni, np. jeżowce i dolary piaskowe, są trudne. Zwierzęta te, zwane szkarłupniami, mają pięciokrotną symetrię, co oznacza, że ​​ich ciała można podzielić na pięć równych części.

Zoolodzy od dawna starają się powiązać plany ciała gwiazd morskich i inne szkarłupnie wraz z innymi zwierzętami. Która część była „głową”, a która „ogonem”, nie można było zgadnąć. Wielu naukowców uznało gwiazdy morskie za zwierzęta bezgłowe.

„Patrzysz na szkarłupnie, a one pytają: «Kto to zamówił»” – powiedziała Roxer.

Sprawiając, że tajemnica stanie się jeszcze bardziej zagmatwana, gwiazdy morskie, pomimo ich dziwnego wyglądu, takie nie są. To Daleko spokrewniony z ludźmi, którzy mieli wspólnego przodka 600 milionów lat temu. Larwy gwiazd morskich, podobnie jak ludzie, są w rzeczywistości dwustronnie symetryczne. Dziecko Gwiazdy morskie spędzają w oceanie od kilku tygodni do miesięcy, po czym nagle przekształcają swoje ciała do pięciokrotnie większych rozmiarów niż u dorosłych.

W swoich badaniach Forry i jego zespół wykorzystali dwie techniki, aby scharakteryzować ekspresję genów w ciele gatunku gwiazdy morskiej zwanej gwiazdą nietoperza. Jedną z technik jest inkubacja rozgwiazdy z sondą fluorescencyjną, która wiąże się z określonymi regionami RNA. Inny polega na pocięciu gwiazdy morskiej na cienkie plasterki, sekwencjonowaniu RNA w każdym plasterku i rekonstrukcji organizmu na trójwymiarowej mapie na komputerze.

Koncentrując się na genach związanych z głową, tułowiem i ogonem innych zwierząt, zespół odkrył, że gwiazdy morskie są genetycznie zbudowane z komórek zawierających prawie całą głowę.

Jak ujął to Thurston Lagaley z Uniwersytetu Wiktorii w Kanadzie w artykule Nature Perspectives, rozgwiazda „jest jak głowa z ruchomą podstawą na ustach”.

„To eleganckie i fascynujące badanie, niosące ważne implikacje dla historii ewolucji gwiazd morskich i innych szkarłupni” – powiedział Imran Rahman, paleontolog z Muzeum Historii Naturalnej w Londynie, który nie był zaangażowany w badania.

Teraz, powiedział, paleontolodzy tacy jak on muszą zagłębić się w bogaty zapis kopalny gwiazdy morskiej, aby dowiedzieć się, w jaki sposób straciła ona swoje ciało. „Ostatecznie pomoże nam to odkryć sekwencję zmian ewolucyjnych, które doprowadziły do ​​powstania planu ciała przypominającego głowę” – powiedział Rahman.

Zespołowi badawczemu udało się odpowiedzieć na to od dawna zadawane pytanie dotyczące ciała gwiazdy morskiej ze względu na spadający koszt i rosnącą szybkość sekwencjonowania genów.

„Nie mamy narzędzi” – powiedział inny współautor badania, Christopher Lowe ze Stanford. „Dotarliśmy do punktu, w którym rozwiązujemy pytania, które były bardzo trudne nawet pięć lat temu”.

Fundatorami badania są San Zuckerberg BioHub z siedzibą w San Francisco, medyczna organizacja non-profit założona przez współzałożyciela Facebooka Marka Zuckerberga i jego żonę Priscillę Chan, a także NASA, która jest zainteresowana rozwojem życia na innych planetach.

Następnym krokiem jest zbadanie planów ciała jeżowców, ogórków morskich i innych – stwierdził zespół. Gwiazda morska Krewni.

„Żaden organizm nie zna odpowiedzi na wszystkie pytania” – mówi Zach Schwartz, naukowiec z Uniwersytetu w Chicago, który bada gwiazdy morskie. rozwoju, ale nie brał udziału w najnowszym badaniu.

„I pozostaje otwarte pytanie: jakie jest pochodzenie pięciokrotnej symetrii?” on dodał. – Dlaczego numer pięć?

Ten artykuł jest częścią Animalii, która bada dziwny i fascynujący świat zwierząt oraz sposoby, w jakie je podziwiamy, grozimy im i na nich polegamy.