Какве везе има миш са хрскавичном рибом познатом као мали клизач?
На први поглед можда не мислите пуно. Један је пухаст, са великим ушима и шапама; други дише шкргама и мрешкајући пут око океана. Један је штеточиња животиња или домаћинство; други је највјероватније виђен у дивљини, или дно плитког базена у акваријуму. Али испада да ова два краљежњака имају нешто заједничко: способност хода. А разлог зашто би могао променити начин на који размишљамо о еволуцији ходања у копненим животињама - укључујући људе.
Нова генетичка студија научника са Универзитета у Њујорку открива нешто изненађујуће: Попут мишева, мале клизаљке поседују генетски план који омогућава скретање десне у лево за кретање које користе четвороножне копнене животиње. Ти гени су пренети од заједничког претка који је живео пре 420 милиона година, много пре него што су први кичмењаци икада испливали од мора до обале.
Другим речима, неке животиње су можда имале неуронске путеве потребне за ходање још пре него што су живеле на копну.
Објављено данас у часопису Целл, ново истраживање почело је основним питањем: како су се различита моторичка понашања током времена развијала или мењала код различитих врста? Аутор Јереми Дасен, ванредни професор на Институту за неурознаност НИУ, раније је радио на покрету змија. Био је инспирисан да гледа у клизаљке након што је прочитао књигу Неила Схубина " Ваша унутрашња риба: путовање у историју људског тела 3, 5 милијарди година", али заправо није знао где да започне.
"Нисам имао појма како изгледа клизалиште", каже Дасен. „Пре бих је јео у ресторану. Тако сам учинио оно што сви раде, отишао сам на Гоогле како би пронашао видео записе о клизаљкама. ”Једна од првих ствари коју је пронашао био је Иоутубе видео клизалишта са јасним очима који се бави ходањем. „Био сам као, вау, то је стварно супер! Како се то ради? “, Каже он.
Употребом клизаљки прикупљених од стране Марине Биологицал Лаборатори из Воодс Холе-а, Дасен и других настојали су то сазнати. Прво, основе: Мали клизаљке су становници дна, који живе дуж читаве источне обале у Атлантском океану. У ствари немају ноге, а њихово ходање не личи на људску шетњу. Оно што они користе су предње карличне пераје зване "црв", које се налазе испод много веће дијамантске пераје у облику пераје, које се вијуга кад пливају.
Када се хране или треба да се крећу спорије, они убацују дробље у наизменични покрет лево-десно дуж океанског дна. Са дна готово изгледа као да су ноге потиснуле клизаљку према напријед.
Али Дасена и његов тим није занимала само биомеханика; желели су да идентификују гене који су управљали моторним неуронским путевима за ходање на скејту.
Када гледају изглед кичмењака, генетичари често почињу са Хок генима, који играју пресудну улогу у одређивању телесног плана тела. Ако су гени уништени или неправилно нарушени, то за животињу може изазвати катастрофу (као у експерименту у којем је мува расла по нози уместо антена на глави, након што су научници намерно избацили одређене Хок гене).
Дасен и његове колеге такође су погледали фактор генетске транскрипције зван Фокп1, смештен на кичменој мождини у тетраподима. Поједностављено објашњење је да дјелује активирањем моторних неурона који омогућавају кретање ходањем.
„Ако избаците [Фокп1] у моделне организме попут мишева, изгубили су сву способност координације мишића удова“, каже Дасен. „Имају озбиљну моторичку дискоординацију која им спречава да нормално ходају.“ Није да мишеви без Фокп1 немају удове или мишиће неопходне за ходање - само немају правилно прикључен круг да то ураде.
Та комбинација гена у малим клизаљкама која им омогућава да пређу преко морског дна у потрази за вечером сеже све до заједничког претка који је живео пре 420 милиона година - изненађење за истраживаче, јер је способност ходања била размишљана доћи након преласка са мора на копно, не пре тога. Чињеница да су се такве генетске особине задржале толико дуго и развијале се на тако јединствене начине кроз различите врсте само је додала Дасенову узбуђењу.
"Постоји пуно литературе о еволуцији удова, али она не узима у обзир неуронску страну ствари, јер је много теже проучити", каже Дасен. „Не постоје фосилни записи о неуронима и нервима. Постоје много бољи начини проучавања еволуције сагледавањем коштаних структура. "
Много истраживача је погледало записе о фосилима за детаље о најранијим становницима земљишта. Ту је Елгинерпетон панцхени, рани тетрапод који је живео изван океана пре око 375 милиона година. А ту је и Ацантхостега, још један древни кичмењак који су научници недавно анализирали да би сазнали о његовим обрасцима раста удова и сексуалној зрелости.
У међувремену, други биолози су нагомилали трагове гледајући неке од најчуднијих риба које су данас живе, од којих многе имају древне родове. Неки су погледали колакаланте и саркотертерије, или плућне рибе (последњи се користе карлицним перајама да се крећу у покрету попут ходања). Други су истраживали кретање бисхр-а. Афричка врста рибе опремљена је плућима, као и шкргама, тако да може преживјети ван воде - и има покрет сличан ходању када је присиљен да живи на копну, као што је видети у експерименту 2014. године који је спровела биологиња са Оттава Университи Емили Станден и други.
Станден каже да се изузетно диви новом истраживању малих клизаљки. „Очекивала бих да ће бити прилично сличности (у системима који стоје иза кретања различитих животиња), али чињеница да је онолико близу колико је то пријатно изненађење, “ каже она. "То говори у оно у шта ја верујем прилично снажно, да је нервни систем и како се развија и функционише врло флексибилан."
Та флексибилност је очигледно била кључна у историји еволуције. Захваљујући предаку старог 420 милиона, сада имамо све: од риба које пливају, до змија које клизе, до мишева који ходају, до клизаљки које користе комбинацију покрета - са Фокп1 геном израженим или потиснутим у зависности од јединствен телесни план и кретање.
И сада када знамо мало више о томе шта контролира то кретање у клизаљкама, могуће је да би то знање могло имати будућу употребу у разумевању бипедализма код људи.
"Основни принцип којим се моторни неурони повезују на различите склопове није заиста разрађен [у сложеним организмима], тако да је клизати начин да се то сагледа у поједностављеном систему", каже Дасен. Али он не жели превише испред себе у предвиђању шта би то могло значити за будућност. Дасен се само нада да ће кад виде истраживање људи једноставно помислити: „Гее вхиз, то је заиста уредно. Они могу ходати! ”
