Jaká ryba dýchá vzduch?

Geny, které pomáhají moderním starověkým rybám dýchat vzduch, jsou podobné genům, které pomáhají formovat naše plíce.

Suchozemští obratlovci se vyvinuli z ryb, které se rozhodly přesunout na pevninu přibližně před 370 miliony let. Co potřebuje ryba, aby tak radikálně změnila své bydliště? Potřebujete spoustu věcí, pro začátek – plíce k dýchání a nohy k pohybu – dýchání s žábrami a chůze s ploutvemi na souši je nemožné. Jsou to docela závažné změny a ryby se na ně připravovaly s velkým předstihem.

U mnohoploutví vypadají prsní ploutve jako čepele, nejasně připomínající tlapky suchozemských obratlovců. (Foto: lapradei / Flickr.com)

Nemůžeme studovat staré ryby samotné. Ale nyní máme několik skupin ryb, které jsou velmi podobné těm starým. Na jedné straně jsou to lalokoploutvé ryby – slavné coelacanty a plicníky. Jejich prsní ploutve se podobají tlapkám a plicní ryby obecně dýchají plícemi, které vybíhají z jícnu.

Na druhé straně tu máme jesetery, multiploutve a bahenní. Polyploutve jsou poněkud podobné plicním rybám: prsní ploutve mají masitou čepel, díky které vypadají jako pratlapa, a dýchají nejen žábrami, ale také plovacím měchýřem podobným plicím. Bahenní ryba neboli amia je také živá fosilie, schopná dýchat atmosférický vzduch pomocí plicního měchýře.

Polyfiny, jesetery a bahenní ryby patří do velmi velké třídy paprskoploutvých ryb. Mezi paprskoploutvé patří známý sleď, makrela, kapr, losos, hlubinní rybáři a slunečnice – obecně jde o drtivou většinu ryb žijících na světě. Všechny jsou ale evolučně mladší než zmínění jesetery mnohoploutví. (Pro dokreslení obrázku si můžeme připomenout žraloky a rejnoky, kteří jsou ještě starší než jeseter, coelacanth a polyfin. Žraloci a rejnoci jsou ale obecně samostatnou skupinou ryb, které nikdy nenapadlo jít na pevninu.)

Zaměstnanci Hydrobiologického ústavu Čínské akademie věd, Ústavu paleontologie a paleoantropologie obratlovců Čínské akademie věd a dalších vědeckých center analyzovali geny několika starověkých paprskoploutvých ryb – polyploutvech, bahenních ryb a dalších, v pořadí aby nakonec pokryla všechny hlavní vývojové linie paprskoploutvých ryb. V článku v Buňka Říká se, že geny, které dávají starověkým rybám výraznou prsní ploutev a plavecký měchýř, který funguje jako plíce, jsou podobné genům, které vykonávají stejnou práci v našem těle. Lidé mají například ve své DNA úseky, které určují tvorbu pohyblivých kloubů (loket, koleno atd.). A polyfin bishira má podobné úseky DNA, které pomáhají vytvořit flexibilní kloub mezi jednou z chrupavek ploutve a jejími radiálními paprsky. Totéž platí pro genetickou informaci spojenou s našimi plícemi a dýchacími měchýři starých ryb.

ČTĚTE VÍCE

Jakou vodu potřebuje betta?

Je zvláštní, že většina moderních ryb ztratila informace potřebné k vytvoření pohyblivého kloubu v ploutvi. Ale geny, které řídí tvorbu plaveckého měchýře, zůstaly. Ale teprve u evolučně mladších ryb začaly fungovat jinak: zmizela dýchací funkce močového měchýře, ryby začaly dýchat jen žábrami a měchýř zůstal jen na vztlak. To znamená, že se ukázalo, že to nebyly plíce suchozemských zvířat, které byly vytvořeny z močového měchýře, ale močový měchýř kapra, sledě, okouna atd. byl vytvořen z „proto-plíce“ – hybridního orgánu, který pomohl oběma dýchat a plavat. Takže když ryby přišly na zem, výskyt plic znamenal v evolučně-genetickém smyslu „návrat ke kořenům“.

Nejdůležitější je, že prastaré paprskoploutvé ryby se objevily asi před 420 miliony let, tedy 50 milionů let předtím, než se ryby dostaly na pevninu. S největší pravděpodobností ti, kteří přišli na pevninu, vypadali jako něco jako multipeří. Nemuseli čekat na žádné nové genetické změny, které musely vzniknout od nuly: genom obsahoval informace jak pro pohyblivé klouby na končetinách, tak pro tvorbu plic. Samozřejmě, že plíce a končetiny musely být dokončeny, ale tak či onak, nějaký genetický plán pro to již existoval.

Takové polotovary ve skutečnosti nejsou v evoluci neobvyklé. Je například známo, že u primitivních obratlovců během embryonálního vývoje geny fungují tak, jako by jejich mozek byl mnohem složitější, než ve skutečnosti je – to znamená, že mají genetické plány, které se v průběhu evoluce stanou mnohem složitějšími. mozky . Dalším příkladem je, že před několika lety jsme psali, že některé jednobuněčné organismy mají prototyp molekulárního „kontrolního panelu“, kterým mnohobuněčné organismy ovládají své buňky.

Autor: Kirill Staševič