在魚離開大海之前很久就開始了行走的布線
這些魚鰭是為了散步而制造的,這正是這些魚所做的 - 這要歸功于在脊椎動物踏上陸地之前很久就會發(fā)生的布線。
小冰鞋在其底部使用兩個腳蹼沿著海底移動。由于肌肉彎曲和伸展,左右步幅交替,這些魚的運動看起來很像許多陸地動物的運動。
現(xiàn)在,基因測試表明為什么:小冰鞋和陸地脊椎動物共享相同的基因藍圖的需要肢體運動神經(jīng)細胞的發(fā)展,研究人員報告在網(wǎng)上二月八日細胞。作者說,這項工作是第一個研究步行所需神經(jīng)回路的起源的工作。
“這是非常有趣的自然歷史,”費城自然科學院的脊椎動物古生物學家Ted Daeschler說。
紐約大學神經(jīng)科學家Jeremy Dasen說:“我們走路所必需的神經(jīng)元起源于古代魚類。” 根據(jù)化石記錄,Dasen的團隊估計所有陸地脊椎動物和冰鞋的共同祖先生活在大約4.2億年前 - 可能是脊椎動物遷移到陸地之前數(shù)千萬年(SN:1/12/12,第12頁)。
小冰鞋(Leucoraja erinacea)屬于進化原始群體。自從他們的祖先從進化為陸地探測器的魚類中分離出來之后,冰鞋的變化并沒有太大變化,因此在冰鞋和陸地脊椎動物中找到相同的神經(jīng)回路是令人驚訝的。
當Dasen和合著者Heekyung Jung(現(xiàn)在斯坦福大學)觀看了關(guān)于小冰鞋行走的YouTube視頻時,探索的道路就開始了。
“我完全被大驚小怪,”達森說。“我知道有些魚可以走路,但我不知道這些。”
大多數(shù)魚通過起伏他們的身體和尾巴來游泳,但是小冰鞋的脊椎保持相對平直。相反,小小的冰鞋通過拍打薄餅狀的胸鰭并在“腳”上行走而移動,兩個鰭沿著骨盆折疊。
Jung說,小溜冰鞋運動的測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)它們與雙足行走“非常相似”,他在紐約大學期間完成了這項工作。為了研究這種相似性是如何產(chǎn)生的,研究人員研究了運動神經(jīng)細胞,它們負責控制肌肉。Dasen說,每種運動都需要不同種類的運動神經(jīng)細胞。
神經(jīng)回路的構(gòu)建部分由Hox基因控制,這有助于設(shè)定身體計劃,四肢,肌肉和神經(jīng)應該在哪里。例如,蛇和其他失去一些Hox基因的動物的身體會在許多魚用來在水下游泳的緊繃,滑溜的起伏中移動。
通過比較L. erinacea和小鼠的Hox基因,研究人員發(fā)現(xiàn)它們都具有Hox6 / 7和Hox10基因,并且這些基因在兩者中具有相似的作用。Hox6 / 7對于用于移動冰鞋的胸鰭和小鼠前腿的神經(jīng)回路的發(fā)展非常重要; Hox10在小鼠的小冰鞋和后肢的腳鰭中起著相同的作用。用于運動控制的其他基因和神經(jīng)回路在小冰鞋和小鼠之間也是保守的或不變的。研究結(jié)果表明,冰鞋和小鼠都有一個共同的祖先,具有相似的運動遺傳學。
外賣是“脊椎動物彼此非常相似,”Daeschler說。“進化是通過修修補補的。我們都在使用我們繼承的東西 - 一種始于4億多年前的電路版本的電路。“
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