「歩く魚」発見は人間の歩行運動の進化論を捨てる

歩くことは片方の足をもう片方の手の前に置くよりはるかに複雑です。そのためには、脳内の運動ニューロンと脊髄が瞬時に前進する必要のある筋肉を調整してから、四肢、肺、脳を調和させて、目的の場所に移動する必要があります。この精巧な組織戦略の起源は曖昧です。ごく最近まで、高校の生物学ポスターに描かれていた最も一般的な理論は、脊椎動物が海から陸へと移行するにつれて歩む能力が向上したことを示しています。

しかし木曜日に発表された新しい研究は、その理論を直感に反する方法で修正している。ジャーナルに 細胞 科学者の国際的なチームは、歩行のために筋肉を関節運動させる脊髄神経の能力が何百年も前に出現したと報告します 海中.

ニューヨーク大学の神経科学者ジェレミー・ダセン氏は、「私たちが歩行を制御する神経細胞のように、より高度な動物種で一般的に進化していると考えるものが実際にははるかに古くなっている」と述べた。 Ph.D.、伝えます 逆.

これは、歩く能力を開発した最初の生き物、つまり魚と人間を結ぶ共通の祖先が水中にとどまったことを意味します。彼らの子孫の何人かは最終的に陸上で無脊椎動物を歩くようになりましたが、他の子孫は今日も海底にとどまり、まだ歩いています。

これらの海底住人の一人、小さなスケートは、この新しい研究の焦点でした。スケートは、光線と似ていますが、軟骨の魚ですが、何億年も経っても変化していません。そして彼らは「歩きます」、しかしあなたはたぶん見ることによって言うことができませんでした。以前の研究では、彼らが小さい骨盤ひれを左右交互に動かして海底に沿って忍び寄ることを示した - それは西部大西洋でそれらの上に浮かぶスキューバダイバーにはほとんど目立たないだろう。

「最も驚くべき発見の1つは、スケートの骨盤ひれの動きが私たちが歩く間に足を使う方法とどれほど似ているかということでした」とDasenは言います。 「私たちはこれを理解することができるのは、彼らが歩いている間にスケートの下からビデオを撮ることだけです。これは、左右の脚の交代、脚の伸展、屈曲など、歩行の基本的な要素の多くがスケートに存在することを示しています。」

Dasenと彼のチームは、彼らが卵のケースで成長するにつれてスケートのグループを研究し始めました。スケートの胚では、尾がその移動を促進する最も強いものですが、それが孵化した後、尾は最終的に後退します - おそらく、骨盤ひれを介した移動が優勢になる傾向があるためです。

スケートを対象とした追跡実験では、RNAシーケンスを使用して、どの遺伝子がスケートの運動ニューロンに発現しているかを評価し、それらを哺乳類の歩行運動に関連する遺伝子と比較しました。これは、陸生脊椎動物の運動ニューロンで発現される分子、筋肉を制御する分子スイッチ、および歩行を制御する介在ニューロンを含む、スケートと哺乳類が実際には共通点が多いことを示しています。

「我々がスケートで研究した遺伝子の多くは、哺乳動物の歩行を制御する運動ニューロンの機能にとって非常に重要であることが知られていました」とDasenは言います。 「これらの遺伝子の中には、遺伝子をオンまたはオフにする「遺伝子スイッチ」として機能することが知られているタンパク質を産生するものがあります。私たちの研究によると、これらのスイッチはスケートと哺乳類の両方に使用され、歩行に不可欠な神経回路を配線するのに役立ちます。」

まとめると、観察によると、肢体制御に関わる回路は何百年も前に脊椎動物の祖先から始まったということです。私たちの祖先が彼らの原始的な手足で砂の上を揺るがすまでに、彼らの動きを生み出したプロセスは長い間確立されていました。このことを念頭に置いて、Dasenと彼のチームは、いつの日かこの知識が深刻な脊椎損傷を持つ人々を助けることができることを願って、彼らの運動ニューロンがどのようにつながるかを理解するために小さなスケートを勉強し続けるでしょう。

「脳や脊髄の神経細胞が、歩行を制御する運動ニューロンとどのように通信するのか、実際にはほとんどわかっていません」とDasen氏は言います。

「スケートフィンの比較的単純さを利用して、歩行を可能にするいくつかの重要な神経接続を見つけ出し、最終的にこれらの同じ接続が哺乳動物にとって重要かどうかをテストできることを願っています」

この記事が気に入った場合は、研究の著者によって作成された研究を説明するこのビデオをご覧ください。