"ปลาเดิน" การค้นพบเศษซากทฤษฎีวิวัฒนาการของการเคลื่อนไหวของมนุษย์

การเดินนั้นซับซ้อนกว่าการวางเท้าข้างหนึ่งไว้ข้างหน้า เพื่อที่จะเกิดขึ้นเซลล์ประสาทยนต์ในสมองและไขสันหลังจะต้องประสานงานกล้ามเนื้อที่คุณต้องการเพื่อก้าวไปข้างหน้าทันทีจากนั้นจัดการแขนขาปอดและสมองเพื่อให้ทำงานร่วมกันได้ ต้นกำเนิดของกลยุทธ์องค์กรที่ซับซ้อนนี้มืดมน: จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ทฤษฎีที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดคือสิ่งที่คุณเห็นในโปสเตอร์ชีววิทยาระดับมัธยมปลายซึ่งแสดงให้เห็นว่าความสามารถในการเดินวิวัฒนาการมาจากสัตว์มีกระดูกสันหลังเปลี่ยนจากทะเลสู่พื้นดิน

แต่งานวิจัยใหม่ซึ่งเผยแพร่เมื่อวันพฤหัสบดีได้ทบทวนทฤษฎีนั้นในลักษณะที่ตรงกันข้าม ในวารสาร เซลล์ ทีมนักวิทยาศาสตร์ระหว่างประเทศรายงานว่าความสามารถของเส้นประสาทไขสันหลังในการประกบกล้ามเนื้อสำหรับการเดินเกิดขึ้นหลายล้านปีที่ผ่านมา ในทะเล.

“ เราได้เรียนรู้ว่าสิ่งต่าง ๆ ที่เราคิดว่าวิวัฒนาการในสัตว์ที่ 'ก้าวหน้า' มากขึ้นเช่นเซลล์ประสาทที่ควบคุมการเดินนั้นจริง ๆ แล้วโบราณกว่าที่คิดไว้มากนัก” ผู้ร่วมเขียนและ Jeremy Dasen นักประสาทวิทยามหาวิทยาลัยนิวยอร์ก ปริญญาเอก ผกผัน.

ซึ่งหมายความว่าสิ่งมีชีวิตแรกที่พัฒนาความสามารถในการเดิน - บรรพบุรุษร่วมเชื่อมโยงปลาและมนุษย์ - อยู่ใต้น้ำ ในที่สุดลูกหลานของพวกเขาบางคนก็กลายเป็นสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังบนบกในขณะที่คนอื่น ๆ ยังคงอยู่บนพื้นมหาสมุทรในวันนี้ยังคงเดิน

หนึ่งในผู้อยู่อาศัยใต้ทะเลเหล่านี้สเก็ตตัวน้อยนั้นเป็นจุดสนใจของการศึกษาใหม่นี้ รองเท้าสเก็ตซึ่งมีลักษณะคล้ายกับรังสีเป็นปลากระดูกอ่อนที่ไม่ได้เปลี่ยนไปมากนักในหลายร้อยล้านปีที่มีอยู่ และพวกเขา“ เดิน” แต่คุณไม่สามารถบอกได้ด้วยการมอง การวิจัยก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าพวกเขาโบกครีบเชิงกรานเล็ก ๆ ของพวกเขาในการสลับการเคลื่อนไหวซ้ายขวาเพื่อคืบไปตามพื้นมหาสมุทร - ซึ่งแทบจะไม่สังเกตเห็นได้จากนักดำน้ำที่ลอยอยู่เหนือมหาสมุทรแอตแลนติกทางตะวันตก

“ หนึ่งในสิ่งค้นพบที่น่าประหลาดใจที่สุดคือการเคลื่อนไหวของครีบเชิงกรานของรองเท้าสเก็ตคล้ายกับวิธีที่เราใช้ขาของเราระหว่างการเดิน” Dasen กล่าว “ เราทำได้เพียงแค่ชื่นชมสิ่งนี้จากการถ่ายวิดีโอจากใต้รองเท้าสเก็ตขณะที่พวกเขากำลังเดิน นี่แสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบพื้นฐานหลายอย่างของการเดินเช่นการสลับระหว่างขาซ้ายและขวาขาส่วนขยายและการงออยู่ในรองเท้าสเก็ต”

ดาเซ็นและทีมของเขาเริ่มเรียนสเก็ตกลุ่มหนึ่งในขณะที่พวกเขาพัฒนาขึ้นในกรณีไข่ ในตัวอ่อนที่เล่นสเก็ตหางเป็นสิ่งที่แข็งแกร่งที่สุดที่ผลักดันการเคลื่อนที่ของมัน แต่หลังจากที่มันฟักออกไปในที่สุดหางก็ถดถอยลงในที่สุด - สันนิษฐานว่าเป็นเพราะการเคลื่อนที่ผ่านครีบเชิงกรานนั้นมีแนวโน้มที่จะครอง

การทดลองติดตามผลบนรองเท้าสเก็ตใช้การจัดลำดับ RNA เพื่อประเมินว่ายีนใดที่แสดงออกในเซลล์ประสาทของสเก็ตและเปรียบเทียบกับยีนที่เชื่อมโยงกับการเคลื่อนไหวของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม นี่แสดงให้เห็นว่ารองเท้าสเก็ตและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีความเหมือนกันจริง ๆ มากมายรวมถึงโมเลกุลที่แสดงออกในเซลล์ประสาทของกระดูกสันหลังของสัตว์, สวิตช์ระดับโมเลกุลที่ควบคุมกล้ามเนื้อ

“ ยีนจำนวนมากที่เราศึกษาในรองเท้าสเก็ตนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำงานของเซลล์ประสาทที่ควบคุมการเดินในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม” ดาเซนกล่าว “ ยีนเหล่านี้บางตัวผลิตโปรตีนที่รู้กันว่าทำหน้าที่เป็น 'สวิตช์ทางพันธุกรรม' ซึ่งเปิดหรือปิดยีน การศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่าสวิตช์เดียวกันนี้ถูกใช้ในรองเท้าสเก็ตและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเพื่อช่วยในการเดินสายประสาทที่จำเป็นสำหรับการเดิน”

เมื่อนำมารวมกันการสำรวจชี้ให้เห็นว่าวงจรที่เกี่ยวข้องในการควบคุมแขนขาเริ่มต้นจากบรรพบุรุษของสัตว์มีกระดูกสันหลังหลายล้านปีก่อนที่อะไรก็ตามที่เดินบนบก เมื่อบรรพบุรุษของเรากระดิกทรายด้วยแขนขาแรกของพวกเขากระบวนการที่สร้างการเคลื่อนไหวของพวกเขาได้รับการจัดตั้งขึ้นมานาน ด้วยความคิดนี้ Dasen และทีมของเขาจะทำการศึกษารองเท้าสเก็ตเล็ก ๆ ต่อไปเพื่อทำความเข้าใจว่าเซลล์ประสาทยนต์ของพวกเขาเชื่อมต่อกันอย่างไรด้วยความหวังว่าสักวันหนึ่งความรู้นี้จะช่วยให้ผู้คนได้รับบาดเจ็บกระดูกสันหลังอย่างรุนแรง

“ จริง ๆ แล้วเรารู้เพียงเล็กน้อยว่าเซลล์ประสาทในสมองและไขสันหลังสื่อสารกับเซลล์ประสาทที่ควบคุมการเดินได้อย่างไร” Dasen กล่าว

“ เราหวังว่าเราจะสามารถใช้ประโยชน์จากความเรียบง่ายแบบสัมพัทธ์ของครีบสเก็ตเพื่อค้นหาจุดเชื่อมต่อเส้นประสาทที่สำคัญที่ทำให้เดินได้และในที่สุดก็ทดสอบว่าการเชื่อมต่อแบบเดียวกันนี้มีความสำคัญต่อสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหรือไม่”

หากคุณชอบบทความนี้ลองดูวิดีโอนี้เพื่ออธิบายงานวิจัยที่สร้างโดยผู้เขียนการศึกษา: