"Descoperirea Peștelui" descoperă teoria evolutivă a locomoției umane

Plimbarea este mult mai complicată decât a pune un picior în fața celuilalt. Pentru ca acest lucru să se întâmple, neuronii motori din creier și măduva spinării trebuie să coordoneze instantaneu mușchii de care aveți nevoie pentru a vă deplasa înainte, apoi să vă administrați membrele, plămânii și creierul pentru a lucra în armonie pentru a vă aduce unde trebuie să mergeți. Originile acestei strategii organizatorice elaborate sunt tulburi: Până de curând, teoria celei mai acceptate este cea pe care ați văzut-o trasă pe postere de biologie în școală, arătând că abilitatea de a merge a evoluat pe măsură ce vertebratele au trecut de la mare la pământ.

Dar noile cercetări, publicate joi, revizuiesc această teorie într-un mod contraintuitiv. În jurnal celulă, o echipa internationala de oameni de stiinta raporteaza ca abilitatea nervilor maduvei spinarii de a articula muschii pentru mersul pe jos a aparut cu milioane de ani in urma in mare.

"Am aflat că unele dintre lucrurile pe care, în general, le-am dezvoltat în speciile mai avansate de animale, cum ar fi celulele nervoase care controlează mersul pe jos, sunt de fapt mult mai vechi decât se credea anterior", co-autorul și neurologul Jeremy Dasen, Doctorul, spune Invers.

Aceasta înseamnă că primele creaturi care au dezvoltat abilitatea de a merge - strămoșul comun care leagă peștii și oamenii - au rămas sub apă. Unii dintre urmașii lor au devenit, în cele din urmă, mersi pe nevertebrate pe uscat, în timp ce alții rămân astăzi pe podeaua oceanului, încă plimbându-se.

Unul dintre acești locuitori la malul mării, patinajul mic, a fost punctul central al acestui nou studiu. Patinele, care arată asemănătoare cu razele, sunt pești cartilaginoși care nu s-au schimbat foarte mult în sutele de milioane de ani în care au existat. Și ei "umblă", dar probabil că nu ai putut să-i spui privirea. Cercetările anterioare au arătat că acestea își alunecă aripile pelvine mai mici în mișcările alternând stânga-dreapta pentru a se târî de-a lungul podelei oceanului - ceea ce greu ar putea fi observat pentru un scafandru plutitor peste ele în Oceanul Atlantic de Vest.

"Unul dintre cele mai surprinzatoare descoperiri a fost cat de asemanator este si miscarile aripioarelor pelvine ale patinei pentru a ne folosi picioarele in timpul mersului pe jos", spune Dasen. "Am putea doar să apreciem acest lucru de la a lua clipuri video de la patinele de dedesubt în timp ce acestea sunt de mers pe jos. Acest lucru a aratat ca multe din elementele de baza ale mersului pe jos, cum ar fi alternanta dintre picioarele stangi si drepte, extensiile picioarelor si flexia, erau prezente in patine.

Dasen și echipa sa au început să studieze un grup de patine pe măsură ce s-au dezvoltat în cazurile lor de ouă. Într-un embrion de skate, coada este cel mai puternic lucru care își împinge locomoția, dar după ce traversează, coada se regresează în cele din urmă - probabil pentru că locomoția prin înotătoare pelvine este gata să domine.

Un experiment de urmărire a patinei a folosit secvențierea ARN pentru a evalua ce gene au fost exprimate în neuronii motori ai skate-ului și pentru a le compara cu gene legate de locomoția mamiferelor. Acest lucru a arătat că patinele și mamiferele au de fapt multe în comun, inclusiv moleculele exprimate în neuronii motori ai vertebratelor terestre, întrerupătoarele moleculare care controlează mușchii și interneuronii care controlează locomoția.

Multe dintre genele pe care le-am studiat in patine au fost cunoscute a fi foarte importante pentru functia de neuroni motor care controlul mersul pe jos in mamifere, spune Dasen. Unele din aceste gene produc proteine ​​care sunt cunoscute ca functioneaza ca "switch-uri genetice", care transforma sau dezactiveaza gene. Studiul nostru arată că aceleași comutatoare sunt utilizate atât în ​​patine, cât și în mamifere pentru a ajuta sârmă circuitele nervoase esențiale pentru mersul pe jos ".

Luate impreuna, observatiile indica faptul ca circuitele implicate in controlul membrelor au inceput cu un stramos vertebrate cu milioane de ani inainte ca orice sa mearga pe uscat. Odată cu strămutarea strămoșilor noștri pe nisip cu membrele lor primordiale, procesele care au generat mișcarea lor au fost stabilite de mult timp. Având în vedere acest lucru, Dasen și echipa lui vor continua să studieze patinele pentru a înțelege exact cum se leagă neuronii motori, cu speranța că într-o bună zi această cunoaștere poate ajuta oamenii cu leziuni grave ale coloanei vertebrale.

"De fapt, stim foarte putin despre modul in care celulele nervoase din creier si maduva spinarii comunica cu neuronii motori care controleaza mersul pe jos", spune Dasen.

Speram ca putem profita de simplitatea relativa a aripioarelor skate pentru a descoperi unele dintre conexiunile nervoase importante care fac posibila mersul pe jos si in cele din urma testeaza daca aceleasi conexiuni sunt importante si pentru mamifere.

Dacă v-ați plăcut acest articol, consultați acest videoclip, explicând cercetarea creată de autorii studiului: