"Chôdza Ryba" objav Scraps Evolučná teória ľudského Locomoion

Chôdza je oveľa zložitejšia, než položiť jednu nohu pred druhú. Aby sa to stalo, motorické neuróny v mozgu a mieche musia okamžite koordinovať svaly, ktoré potrebujete k pohybu vpred, potom riadiť končatiny, pľúca a mozog a pracovať v harmónii, aby ste sa dostali tam, kde potrebujete ísť. Počiatky tejto prepracovanej organizačnej stratégie sú temné: Až donedávna najviac akceptovaná teória je tá, ktorú ste videli na plagátoch o biológii na strednej škole, čo dokazuje, že schopnosť chodiť sa vyvinula ako stavovce, ktoré prešli z mora na zem.

Nový výskum, zverejnený vo štvrtok, túto teóriu reviduje kontraproduktívnym spôsobom. V časopise Bunka medzinárodný tím vedcov uvádza, že schopnosť nervov miechy artikulovať svaly na chôdzu sa objavila pred miliónmi rokov v mori.

„Dozvedeli sme sa, že niektoré veci, o ktorých sa všeobecne domnievame, že sa vyvinuli v„ pokročilejších “živočíšnych druhoch, ako sú nervové bunky kontrolujúce chôdzu, sú v skutočnosti oveľa starodávnejšie, než sa pôvodne predpokladalo,“ uviedol spoluautor a novinár na univerzite v New Yorku Jeremy Dasen. Ph.D., hovorí obrátený.

To znamená, že prvé tvory, ktoré vyvinuli schopnosť chodiť - spoločný predchodca spájajúci ryby a ľudí - zostali pod vodou. Niektorí z ich potomkov sa nakoniec stali chôdza bezstavovcov na súši, zatiaľ čo iní zostávajú dnes na dne oceánu, stále chodia.

Jeden z týchto obyvateľov morského dna, malej korčule, bol stredobodom tejto novej štúdie. Korčule, ktoré vyzerajú podobne ako lúče, sú chrupavkovité ryby, ktoré sa za stovky miliónov rokov veľa nezmenili. A „chodia“, ale pravdepodobne by ste to nemohli povedať pri pohľade. Predchádzajúce výskumy ukázali, že mávajú svoje menšie panvové plutvy striedavými pohybmi vľavo-vpravo, aby sa plazili pozdĺž dna oceánu - čo by bolo sotva pozorovateľné potápačom plávajúcim nad nimi v západnom Atlantickom oceáne.

„Jedným z najprekvapujúcejších zistení bolo, ako podobný pohyb panvových plutiev korčule zodpovedá spôsobu, akým používame nohy počas chôdze,“ hovorí Dasen. „Mohli by sme to oceniť len z toho, že počas chôdze odoberáme videá z pod korčúľ. To ukázalo, že mnohé základné prvky chôdze, ako napríklad striedanie ľavých a pravých nôh, predĺženie nôh a ohyb, boli prítomné v korčuliach. “

Dasen a jeho tím začali študovať skupinu korčulí, ako sa vyvíjali v prípadoch s vajcami. V embryu korčule je chvost najsilnejšou vecou, ​​ktorá tlačí jeho pohyb, ale potom, čo sa vyliahne, chvost nakoniec ustúpi - pravdepodobne preto, že lokomotíva cez panvové plutvy je pripravená dominovať.

Následný experiment na korčuliach používal sekvenovanie RNA na posúdenie toho, aké gény boli exprimované v motorických neurónoch korčule a porovnané s génmi spojenými s pohybom cicavcov. To ukázalo, že korčule a cicavce majú skutočne veľa spoločného, ​​vrátane molekúl exprimovaných v motorických neurónoch stavovcov, molekulárnych prepínačov, ktoré kontrolujú svaly, a interneurónov, ktoré kontrolujú pohyb.

„Mnohé z génov, ktoré sme študovali na korčuliach, boli známe ako veľmi dôležité pre funkciu motorických neurónov, ktoré kontrolujú chôdzu u cicavcov,“ hovorí Dasen. „Niektoré z týchto génov produkujú proteíny, o ktorých je známe, že fungujú ako„ genetické prepínače “, ktoré zapínajú alebo vypínajú gény. Naša štúdia ukazuje, že tieto rovnaké spínače sa používajú v oboch korčuliach a cicavcoch, aby pomohli vodičom nervových okruhov nevyhnutných pre chodenie. “

Celkovo vzaté, pozorovania naznačujú, že obvody zapojené do kontroly končatín začali s predchodcom stavovcov pred miliónmi rokov pred tým, ako niečo na zemi prešlo. V čase, keď sa naši predkovia vrhli na piesok svojimi prvotnými končatinami, procesy, ktoré vytvorili ich hnutie, boli už dávno založené. S týmto vedomím bude Dasen a jeho tím pokračovať v štúdiu malých korčúľ, aby pochopili, ako presne sa ich motorické neuróny pripájajú, s nádejou, že jedného dňa tieto znalosti pomôžu ľuďom s vážnymi poraneniami chrbtice.

„V skutočnosti vieme veľmi málo o tom, ako nervové bunky v mozgu a mieche komunikujú s motorickými neurónmi, ktoré kontrolujú chôdzu,“ hovorí Dasen.

"Dúfame, že môžeme využiť relatívnu jednoduchosť korčule na korčule, aby sme zistili niektoré dôležité nervové spojenia, ktoré umožňujú chodiť, a prípadne otestovať, či sú tieto spojenia pre cicavce dôležité."

Ak sa vám tento článok páčil, pozrite si toto video s vysvetlením výskumu vytvoreného autormi štúdie: