Walking with Tetrapods : by Nature Video
Walking er meget mere kompliceret end at sætte en fod foran den anden. For at det skal ske, skal motorneuroner i hjernen og rygmarven koordinere de muskler, du har brug for til at bevæge sig fremad, så håndter lemmer, lunger og hjerner for at arbejde i harmoni for at få dig, hvor du skal gå. Oprindelsen til denne uddybede organisationsstrategi er skummel: Indtil for nylig er den mest accepterede teori den, du har set udtalt på high school biology plakater, der viser, at evnen til at gå udviklet som hvirveldyr overført fra hav til land.
Men ny forskning, udgivet torsdag, ændrer teorien på en modstridende måde. I tidsskriftet Celle, et internationalt team af forskere rapporterer, at rygmarvsnerves evne til at artikulere muskler til at gå frem for mange år siden i havet.
"Vi har lært, at nogle af de ting, vi generelt tror, udviklet sig i mere avancerede dyrearter, som f.eks. Nervecellerne, der styrer at gå, er faktisk langt mere antikke end tidligere troede," medforfatter og neurovidenskaben Jeremy Dasen fra New York University, Ph.D., fortæller Inverse.
Det betyder, at de første skabninger, der udviklede evnen til at gå - den fælles forfader, der forbinder fisk og mennesker - forblev under vandet. Nogle af deres efterkommere gik til sidst på hvirvelløse dyr på land, mens andre forblev på havbunden i dag, og gik stadig.
En af disse havbeboere, den lille skate, var fokus for denne nye undersøgelse. Skøjter, der ligner stråler, er bruskfisk, der ikke har ændret sig meget i de hundredvis af millioner af år, de har eksisteret. Og de "går", men du kunne sikkert ikke fortælle ved at kigge. Tidligere undersøgelser viste, at de bøjede deres mindre bækkenfinner i skiftende venstre-højre bevægelser for at krybe langs havbunden - hvilket næppe kunne mærkes for en dykker, der flyder over dem i det vestlige Atlanterhav.
"Et af de mest overraskende resultater var, hvordan lignende bevægelsen af skøjernes bækflader er, hvordan vi bruger vores ben under gang," siger Dasen. "Vi kunne kun værdsætte dette fra at tage videoer fra under skøjter, mens de går. Dette viste, at mange af de grundlæggende elementer i gang, som vekslen mellem venstre og højre ben, benforlængelser og bøjning, var til stede i skøjter."
Dasen og hans team begyndte at studere en gruppe skøjter, som de udviklede i deres æggetilfælde. I et skateembryo er halen den stærkeste ting, der skubber dens bevægelse, men efter at den lukker, kommer halen til sidst nedad - formentlig fordi bevægelsen gennem bækkenfladerne er klar til at dominere.
Et opfølgende eksperiment på skøjterne brugte RNA-sekventering til at vurdere, hvilke gener der blev udtrykt i skateets motorneuroner og sammenlignet dem med gener knyttet til pattedyrs bevægelse. Dette viste, at skøjter og pattedyr faktisk har meget til fælles, herunder molekyler udtrykt i motoriske neuroner af jordvertebrater, molekylære kontakter, der styrer muskler og interneuroner, der styrer bevægelsen.
"Mange af de gener, vi studerede i skøjter, vidste at være meget vigtige for funktionen af motorneuroner, der styrer at gå i pattedyr," siger Dasen. "Nogle af disse gener producerer proteiner, der vides at fungere som" genetiske omskiftere ", som slår gener til eller fra. Vores undersøgelse viser, at de samme omskiftere anvendes i både skøjter og pattedyr for at hjælpe med at ledning af nerve kredsløb, der er afgørende for at gå."
Samlet set viser observationerne, at kredsløbene, der er involveret i lederkontrollen, begyndte med en hvirveldyrsforfader millioner af år, før noget gik på land. Da vore forfædre vinklede på sandet med deres primordale lemmer, var de processer, der genererede deres bevægelse, længe blevet etableret. Med dette i tankerne vil Dasen og hans team fortsætte med at studere de små skøjter for at forstå, hvordan deres motoriske neuroner forbinder, med håb om, at denne viden en dag kan hjælpe mennesker med alvorlige rygskader.
"Vi ved faktisk meget lidt om hvordan nervecellerne i hjernen og rygmarven kommunikerer med motorneuronerne, der styrer at gå," siger Dasen.
"Vi håber, at vi kan udnytte skatfins relative enkelhed til at finde ud af nogle af de vigtige nerveforbindelser, der gør det muligt at gå, og til sidst teste om de samme forbindelser er vigtige for pattedyr."
Hvis du kunne lide denne artikel, skal du tjekke denne video, der forklarer den forskning, der er oprettet af undersøgelsens forfattere:
Human Evolution: Video viser orangutaner Innovative Tools i realtid
Vi har i et stykke tid kendt, at primater, vores tætte ikke-menneskelige slægtninge, er gode værktøjsmagere, men at lære at være innovative er sværere end det ser ud til. Et eksperiment på orangutanger koger det ned til det grundlæggende, hvilket viser, hvordan tidlige mennesker måske har lært færdigheden.
'Star Trek: Discovery' Sæson 2: Admiral Cornwell Talks Lethe Theory
Admiral Cornwell skuespillerinde Jayne Brook taler om at vende tilbage til sæson 2 af 'Star Trek: Discovery' og hvad hun mener om den vanvittige fanteori.
Evolutionær undersøgelse fjerner gener, der forlængede, hvor længe mennesker lever
En undersøgelse offentliggjort i Molekylærbiologi Evolution giver nyt indblik i, hvorfor mennesker kan leve så længe vi identificerer en håndfuld gener, der blev så stærkt bevaret for millioner af år siden, at de fortsat påvirker vores levetider i dag ....