"Walking Fish" Discovery Scraps Evolutionary Theory of Human Locomotion

Ang paglalakad ay mas kumplikado kaysa sa paglalagay ng isang paa sa harap ng iba. Para sa nangyari, ang mga neuron ng motor sa utak at spinal cord ay dapat na agad na magkaugnay sa mga kalamnan na kailangan mo upang sumulong, pagkatapos ay pamahalaan ang mga limbs, baga, at utak upang gumana nang magkakasundo upang makuha ka kung saan kailangan mong pumunta. Ang mga pinagmulan ng masalimuot na diskarte sa organisasyong ito ay madilim: Hanggang kamakailan, ang pinaka-tinatanggap na teorya ay ang nakita mo na nakuha sa mga poster ng biology sa mataas na paaralan, na nagpapakita na ang kakayahang maglakad ay lumaki bilang mga vertebrates na lumipat mula sa dagat patungo sa lupa.

Ngunit ang bagong pananaliksik, na inilabas noong Huwebes, ay binabago ang teoriya na ito sa isang salungat na paraan. Sa journal Cell, ang isang pandaigdigang pangkat ng mga siyentipiko ay nag-uulat na ang kakayahan ng mga utak ng galugod upang magsalita ng mga kalamnan para sa paglalakad ay lumitaw milyun-milyong taon na ang nakakaraan sa dagat.

"Natutunan namin na ang ilan sa mga bagay na sa palagay namin ay umuunlad sa mas maraming 'advanced' species ng hayop, tulad ng mga cell ng nerve na kumokontrol sa paglalakad, ay talagang mas sinaunang kaysa sa naunang naisip," ang co-author at neuroscientistang si New York University na si Jeremy Dasen, Sinasabi ng Ph.D. Kabaligtaran.

Nangangahulugan ito na ang unang mga nilalang na nakabuo ng kakayahang maglakad - ang karaniwang ninuno na nag-uugnay sa mga isda at mga tao - ay nanatili sa ilalim ng tubig. Ang ilan sa kanilang mga inapo sa kalaunan ay naging naglalakad na mga invertebrates sa lupa, habang ang iba ay nananatili sa sahig ng karagatan ngayon, naglalakad pa rin.

Ang isa sa mga tahanang ito sa dagat, ang maliit na skate, ang pokus ng bagong pag-aaral na ito. Ang mga skate na mukhang katulad sa mga ray, ay mga kartilago na isda na hindi nagbago nang malaki sa daan-daang milyong taon na sila ay umiral. At sila ay "lumalakad," ngunit marahil ay hindi mo maaaring sabihin sa pamamagitan ng pagtingin. Ipinakita ng nakaraang pananaliksik na pinalitan nila ang kanilang mga mas maliit na pelvic fins sa alternating mga kilos sa kaliwa-kanan upang gumapang kasama ang sahig ng karagatan - na halos hindi napapansin sa isang scuba diver na lumulutang sa kanila sa kanluran ng Karagatang Atlantiko.

"Ang isa sa mga pinaka-kamangha-manghang mga natuklasan ay kung paano katulad ng paggalaw ng mga pelvic fins ng mga skate sa paraan ng paggamit natin sa ating mga binti habang naglalakad," sabi ni Dasen. "Maaari lamang namin pinahahalagahan ito mula sa pagkuha ng mga video mula sa ilalim ng mga isketing habang sila ay naglalakad. Ipinakita nito na marami sa mga pangunahing elemento ng paglalakad, tulad ng pagpapalitan sa pagitan ng mga kaliwa at kanang mga binti, mga extension ng binti at pagbaluktot, ay nasa mga isketing."

Si Dasen at ang kanyang pangkat ay nagsimulang mag-aral ng isang pangkat ng mga isketing habang binuo sa kanilang mga itlog kaso. Sa isang skate embryo, ang buntot ay ang pinakamatibay na bagay na nagtutulak sa pag-uugali nito, ngunit pagkatapos nito ay hatches, ang buntot ay tuluyang umuurong - marahil dahil ang pag-i-locomotion sa pamamagitan ng mga pelvic fins ay handa na mangibabaw.

Ang isang follow-up na eksperimento sa mga skate na ginamit ng RNA sequencing upang masuri kung anong mga genes ang ipinahayag sa neurons ng motor skate at inihambing ito sa mga gene na naka-link sa mammal locomotion. Ito ay nagpapakita na ang mga isketing at mammal ay may maraming karaniwan, kabilang ang mga molecule na ipinahayag sa mga neuron ng motor ng mga vertebrates ng lupa, mga molekular na switch na kumokontrol sa mga kalamnan, at interneuron na kontrol sa pag-locomotion.

"Marami sa mga gene na pinag-aralan namin sa mga isketing ay kilala na napakahalaga para sa pagpapaandar ng mga neuron ng motor na kontrolado ang paglalakad sa mga mammal," sabi ni Dasen. "Ang ilan sa mga gene na ito ay gumagawa ng mga protina na kilala na gumana bilang 'genetic switch', na bumabalik sa mga gene. Ipinakikita ng aming pag-aaral na ang parehong mga switch ay ginagamit sa parehong mga skate at mammals upang matulungan ang kawad ng mga circuits ng ugat na mahalaga para sa paglalakad."

Nakuha magkasama, ang mga obserbasyon ay nagpapahiwatig na ang mga circuits na kasangkot sa control ng paa ay nagsimula sa isang vertebrate ninuno milyon-milyong mga taon bago ang anumang bagay na lumakad sa lupa. Nang sumiklab ang aming mga ninuno sa buhangin gamit ang kanilang mga hawak na primordyal, ang mga proseso na nakabuo ng kanilang kilusan ay matagal nang naitatag. Sa pag-iisip na ito, patuloy na pag-aralan ni Dasen at ng kanyang koponan ang maliliit na mga isketing upang maunawaan kung gaano kaayon ng kanilang mga neuron ng motor, na may pag-asa na isang araw ang kaalaman na ito ay makakatulong sa mga taong may malubhang pinsala sa spinal.

"Alam namin ang kaunti lamang tungkol sa kung paano ang mga cell ng nerve sa utak at utak ng utak ay nakikipag-usap sa mga neuron ng motor na kontrolado ang paglalakad," sabi ni Dasen.

"Umaasa kami na maaari naming samantalahin ang relatibong pagiging simple ng skate fin upang malaman ang ilan sa mga mahahalagang koneksyon sa ugat na maaaring maglakad nang maayos, at sa huli ay subukan kung ang mga parehong koneksyon ay mahalaga para sa mammals."

Kung nagustuhan mo ang artikulong ito, tingnan ang video na ito na nagpapaliwanag sa pananaliksik na nilikha ng mga may-akda ng pag-aaral: