Vandrende fisk hjælper videnskabsmænd med at forstå, hvordan vi forlod havet

Vores forfædres overgang ud af vandet og ind på landet var et afgørende øjeblik i evolutionen. Ikke længere bøjet af vand, tidlige tetrapoder (dyr med fire lemmer) måtte overvinde tyngdekraften for at kunne bevæge deres kroppe. Præcis hvordan disse tidlige pionerer først udviklede den grundlæggende evne til at gå, har fascineret forskere i mange år.

Fossile opdagelser kan fortælle os, hvordan og hvornår hvirveldyr udviklede de fysiske egenskaber, der var nødvendige for at bevæge sig ind på land. Men ny forskning offentliggjort i tidsskriftet Cell tyder på, at de neurale kredsløb, der var nødvendige for at gå, sandsynligvis eksisterede længe før de faktiske ben udviklede sig. Fordi landbaserede dyr og fisk deler det samme kredsløb i dag, deres sidste fælles forfader - en gammel fisk, der eksisterede for 420 millioner år siden - havde sandsynligvis også det kredsløb og brugte det til at bevæge sig rundt under vandet.

Vi har allerede en rimelig god idé om, hvornår fisk udviklede sig til landbaserede tetrapoder, fordi fossilregistreringen dokumenterer rækkefølgen af ​​ændringer i deres kroppe. Et af de mest ikoniske eksemplarer er Tiktaalik , et "overgangs"-fossil, der dateres til omkring 375 millioner år siden.

Tiktaalik er speciel, fordi selvom den bevarer mange fiskelignende egenskaber, den har også håndledsknogler, tyder på, at den kunne støtte sig på sine forreste lemmer. Fossiler fra sten ældre end Tiktaalik mangler disse håndledsknogler, og er generelt mere fisklignende. Fossiler fra yngre bjergarter omfatter mere tetrapod-lignende arter, med tydelige cifre og lemmer.

Men den nye forskning fra New York University i USA tyder på, at fisk havde brug for mere end blot ben for at lære at gå, og faktisk udviklede de neurale kredsløb, der var involveret meget tidligere. Forskerne nåede frem til denne konklusion ved at studere små skøjter, fisk, der bevæger sig langs havbunden ved at flytte deres bagfinner i et venstre-højre mønster, meget som vi ville bevæge vores ben, når vi gik.

Forskerne fandt ud af, at de neurale kredsløb, som små skøjter bruger til deres skiftevis finnebevægelse, er de samme som mus og andre firbenede dyr bruger til lemmer. Hvad mere er, dette kredsløb er produceret af lignende gener.

Sind før sagen

Fordi det er usandsynligt, at det samme kredsløb udviklede sig to gange, dette indebærer, at de samme gener og neurale veje fundet i tetrapoder og skøjter var til stede i deres sidste fælles forfader, 420 millioner år siden. Dette er længe før de tidligste fossile beviser for tetrapoder, hvilket betyder, at kredsløbene involveret i at gå først udviklede sig millioner af år, før ben eller fødder først dukkede op.

Skøjter er ikke de eneste vandrende fisk, der stadig eksisterer i dag. Faktisk, det er fisk, der er mindre tilpasset til livet uden for vandet, der bevæger sig på en måde, som mest ligner at gå, hvor det ene lem er placeret foran det andet. Blinde hulefisk falder i denne gruppe, bruge deres finner til at gå på flodbredden og til at bestige vandfald. Lungefisk, som bevæger sig lidt tilfældigt på land, synes også at bruge deres finner i et vekslende mønster til at drive sig selv langs sedimentoverfladen, når de er i vand.

Forskere har også observeret, hvordan moderne fisk bevæger sig over land, uden opdriftshjælpen fra vand. Oplagte valg for sådanne undersøgelser er fisk, der er i stand til at bevæge sig rundt på land, og gør det jævnligt i naturen. Mudderskippere, for eksempel, bevæge sig ved at bruge deres forben som krykker til at drive sig fremad. Lungfisk, på den anden side, har en tendens til at forankre hovedet og vippe resten af ​​kroppen fremad, som nogle gange kan efterlade mærker, der ligner fodspor.

Den nye forskning er en vigtig påmindelse om, hvor godt vores fossile rekord bliver, den kan kun vise os en organismes form eller anatomi. Det genetiske, neurale, og adfærdsmæssige træk, der bestemmer, hvad et dyr gør, er i sidste ende drivkraften bag den anatomi. Forbindelserne mellem levende dyr kan ofte fortælle os så meget, hvis ikke mere, om vores forfædre som forstenede knogler og fodspor.

Denne artikel blev oprindeligt publiceret på The Conversation. Læs den originale artikel.