David Kingsley, seorang profesor biologi perkembangan di Universitas Stanford, ingat mengunjungi akuarium kecil di Laboratorium Biologi Kelautan (MBL) di Woods Gap, Massachusetts, pada tahun 2016 dan menemukan beberapa ikan berjalan: “Tangki ini Burung robin laut baru saja memutar ikan saya .Dengan ciri-ciri sayap burung, tubuh ikan, dan kaki kepiting, maksud saya, rasanya seperti melihat centaur dalam mitos—hanya saja itu nyata.
Kingsley, yang mempelajari perkembangan dan evolusi ikan stickleback dan hewan lainnya, tidak bisa mengesampingkan apa yang baru saja dilihatnya, dan dalam perjalanan pulang dia mulai bermain-main dengan ponselnya, mencoba mencari tahu apakah dia bisa membawa ponsel labnya. bersamanya.
“Saya harus naik shuttle dari MBL kembali ke Boston Logan [International] Bandara,” katanya. “Saya mencari banyak PDF di pesawat di pesawat tentang ikan yang tidak biasa ini dan apa yang telah dilakukan di masa lalu, dan kemudian saya membacanya sepanjang penerbangan kembali ke Stanford. Pembaruan Apa yang perlu diketahui tentang burung – dapatkah mereka dibiakkan; “Seberapa besar genom mereka? “; dan ketika kami kembali ke Stanford, saya berpikir, “Kita bisa melakukan ini. “
Tentang mendukung jurnalisme sains
Jika Anda menyukai artikel ini, mohon pertimbangkan untuk mendukung jurnalisme pemenang penghargaan kami dengan berlangganan.
Pekerjaan yang dilakukan selama periode ini oleh tim Kingsley dan kolaborator di laboratorium ahli biologi molekuler Nicholas Bellono di Universitas Harvard didokumentasikan dalam dua penelitian baru yang diterbitkan hari Kamis. biologi trendyKedua makalah tersebut membuktikan bahwa intuisi awal Kingsley benar, dan bahwa burung robin laut, pada kenyataannya, merupakan sumber Informasi yang kaya tentang bagaimana evolusi menghasilkan sifat-sifat hewan baru. Carolyn Prionotos– Dengan “sensor rasa” yang muncul dari enam kakinya yang mirip kepiting, ia bisa merasakan kerang atau mangsa lain di bawah pasir dan menyendok makan malamnya dengan ujung kakinya yang seperti sekop. Anggota adalah rekan penulis di setiap makalah.
Burung robin laut termasuk dalam famili ikan Triglidae, beberapa spesies di antaranya menggunakan pelengkap seperti kaki untuk berjalan di dasar laut, dan beberapa di antaranya dapat ditambahkan ke dalam sup sebagai bahan pembuatan bouillabaisse, yang biasa disebut gurnards. CarolinaDikenal sebagai burung robin Laut Utara dan ditemukan di perairan dangkal lepas Pantai Timur AS, burung ini telah lama menarik perhatian para ahli biologi karena, selain kemampuannya berjalan di dasar laut, terdapat beberapa bukti awal bahwa burung ini mengandung bahan kimia. Organ sensorik tubuh.
Secara umum, para ahli biologi merasa lebih mudah mempelajari evolusi kehilangan Hilangnya kaki ular atau hilangnya pigmen pada ikan gua, bukan perolehan sifat baru, sehingga burung robin laut tampaknya menawarkan kesempatan langka untuk mengamati munculnya hal baru yang spesifik: kaki yang membantu evolusi. berenang, yang memberinya kemampuan khusus untuk mencicipi dan “mencicipi” mangsa yang tersembunyi.
Kingsley sama bersemangatnya dengan Corey Allard, seorang postdoc di laboratorium Bellono yang bersemangat mempelajari biologi ikan eksotik. Allard menjadi terpesona dengan burung robin laut saat berkunjung ke MBL pada tahun 2019. Tinggal. Tentara datang untuk melacak hal-hal yang tidak terlihat. Pekerjaan itu tidak pernah ditindaklanjuti. “Kita harus memulai dengan hal-hal mendasar yang sangat sederhana sehingga hampir dianggap bodoh,” kata Allard. “Kita harus memikirkan, 'Untuk apa ikan-ikan ini menggali?'”
Di laboratorium, tim mengamati burung robin yang ditangkap mencari kerang yang tersembunyi di bawah pasir di dasar akuarium, berjalan (lebih mirip merangkak) atau berenang dalam waktu singkat, dan terkadang hanya menggaruk pasir. Kerang tak kasat mata menunjukkan bahwa mereka dapat menggunakan sentuhan dan penginderaan kimia untuk menemukan di mana mangsa bersembunyi.
Pada satu titik, Allard memesan lebih banyak ikan dari MBL, tetapi kelompok baru tersebut tidak dapat menemukan mangsa yang terkubur, yang ternyata adalah seekor burung robin laut. EwerveiiKecelakaan itu terjadi secara kebetulan karena memungkinkan tim peneliti untuk membandingkan evolusi unik kaki masing-masing spesies, dan spesies penggali yang berhasil mencari harta karun kuliner yang terkubur memiliki tonjolan di kaki mereka yang disebut papila yang dapat digunakan untuk sensasi. Dengan membandingkan kedua spesies tersebut, para peneliti menemukan bahwa para penggali memiliki sendok seperti sekop di dasar kaki mereka, namun pendatang baru hanya dilengkapi dengan kaki seperti batang.
Allard mengatakan dia terinspirasi ketika dia mencari petunjuk tentang bagaimana ikan menggunakan kakinya untuk melacak mangsanya secara kimia. “Saya berpikir, 'Ini akan menjadi seperti lidah,'” katanya. Itu adalah sensor kimia. Ya Bentuknya sangat mirip dengan lidah, namun tidak seperti lidah karena tidak memiliki pengecap pada kakinya, cara lidah merasakan bahan kimia benar-benar baru. jenis sel dan dalam kombinasi yang berbeda.
Para peneliti di Universitas Stanford (dipimpin oleh ahli genetika Amy Herbert, seorang postdoc di laboratorium Kingsley) mengurutkan genom dua spesies robin laut dan mencatat gen mana yang diubah selama perkembangan regular. Open, menganalisis ikan hibrida yang mereka buat dan menentukan apa yang terjadi ketika genom tersebut diubah diedit, yang memungkinkan mereka membalikkan jam evolusi. “Anda tidak hanya dapat menemukan gen yang diekspresikan di tempat kaki terbentuk,” kata Kingsley, “tetapi Anda juga dapat menemukan dan mengedit gen tersebut dan mengetahui bahwa Anda telah menemukannya.
Proses pengeditan genom mengkonfirmasi gen tersebut tbx3aGen yang mengkode faktor transkripsi kuno yang diketahui mengaktifkan gen pada vertebrata dari tikus hingga manusia sangat penting untuk perkembangan kaki, puting, dan bahkan perilaku menggali burung robin laut. karakteristiknya,” kata Kingsley. “Itulah salah satu hal yang kami lihat dalam penelitian burung robin laut: ya, kaki ikan itu baru, tapi kaki-kaki itu dihasilkan menggunakan perangkat genetika kuno yang sudah dikenal pada organisme lain.
Studi tersebut telah menarik perhatian ilmuwan lain. Martin J. Cohn, seorang profesor di Departemen Genetika Molekuler dan Mikrobiologi di Universitas Florida yang tidak terlibat dalam penelitian ini, mengatakan observasi adalah praktik standar dalam studi biologi perkembangan evolusioner. Mekanisme molekuler dari perubahan kimia inilah yang menyebabkan hal ini. [research] “Apa yang berbeda dari hal ini,” katanya, “adalah bahwa hal ini menjawab pertanyaan-pertanyaan di berbagai tingkat organisasi biologis. Para penulis mengidentifikasi perubahan evolusioner dalam genom burung robin laut dan menguji dampak fungsional pada perkembangan kerangka dan saraf melalui pengeditan genom, dan menggunakan persilangan. -genetika spesies.
Pendekatan berbasis luas yang menggunakan organisme mannequin baru ini dapat mengubah upaya yang sedang berlangsung untuk melacak bagaimana sifat-sifat baru muncul. ““Sekarang genom burung robin laut dan sumber daya molekuler lainnya telah tersedia, pengamatan ini memberikan titik masuk untuk memahami genetika dari sifat-sifat baru yang berevolusi,” kata Harold H. Zakon, profesor di Departemen Ilmu Saraf dan Biologi Integratif di Universitas Texas. di Austin. biologi trendy kertas, tetapi tidak terlibat di dalamnya.
Seiring dengan kemajuan penelitian ini, burung robin laut tidak diragukan lagi akan menjadi salah satu makhluk yang terus mendapat perhatian. biologi.