Walking with Tetrapods : by Nature Video
Att gå är mycket mer komplicerat än att lägga en fot framför den andra. För att det ska ske måste motor neuroner i hjärnan och ryggmärgen samordna de muskler du behöver för att gå framåt, sedan hantera lemmar, lungor och hjärnor för att arbeta i harmoni för att få dig där du behöver gå. Ursprungen till denna utarbetade organisationsstrategi är dunkel: Fram till nyligen är den mest accepterade teorin den som du sett på utbildningar på gymnasiet, som visar att möjligheten att gå utvecklas som vertebrater som övergår från hav till land.
Men ny forskning, släpptes torsdag, ändrar den teorin på ett motstridigt sätt. I tidningen Cell, ett internationellt team av forskare rapporterar att förmågan hos ryggmärgsnerven att artikulera muskler för att vandra uppkom för miljontals år sedan i havet.
"Vi har lärt oss att några av de saker som vi generellt tror utvecklats i mer avancerade djurarter, såsom nervceller som kontrollerar promenader, är faktiskt mycket mer forntida än tidigare trodde," medförfattare och New York University neuroscientist Jeremy Dasen, Ph.D., berättar Omvänd.
Det innebär att de första varelser som utvecklade förmågan att gå - den gemensamma förfader som kopplade fisk och människor - stannade under vattnet. Några av deras ättlingar gick så småningom ryggradslösa på land, medan andra förblir på havsbotten idag, fortfarande går.
En av dessa havsbottnar, den lilla skridskan, var fokus för denna nya studie. Skridskor, som liknar strålar, är broskfisk som inte har förändrats mycket i de hundratals miljoner år som de har existerat. Och de "går", men du kunde nog inte berätta om du letade efter. Tidigare forskning visade att de vinkar sina mindre bäckenfena i alternerande vänster-höger motion för att krypa längs havsbotten - vilket knappast skulle märkas för en dykare som flyter över dem i västra Atlanten.
"En av de mest överraskande fynden var hur liknande skyttarnas bäckfläktar rör sig för hur vi använder benen under gång", säger Dasen. "Vi kan bara uppskatta detta från att ta videor från under skridskor medan de går. Detta visade att många av de grundläggande elementen att gå, som växeln mellan vänster och höger ben, benförlängningar och flexion, var närvarande i skridskor."
Dasen och hans team började studera en grupp skridskor som de utvecklade i sina äggfall. I ett skate embryo är svansen det starkaste som driver sin rörelse, men efter att den lukar, sänker svansen så småningom - förmodligen eftersom rörelsen genom bäckenfinnarna är klar att dominera.
Ett uppföljningsexperiment på skridskorna använde RNA-sekvensering för att bedöma vilka gener som uttrycktes i skridans motorneuroner och jämförde dem med gener kopplade till däggdjursrörelse. Detta visade att skridskor och däggdjur faktiskt har mycket gemensamt, inklusive molekyler som uttrycks i motorns neuroner hos ryggradsdjur, molekylära växlar som styr musklerna och interneuroner som styr rörelsen.
"Många av de gener som vi studerade i skridskor var kända för att vara mycket viktiga för funktionen av motorneuroner som kontrollerar att gå i däggdjur", säger Dasen. "Några av dessa gener producerar proteiner som är kända för att fungera som" genetiska omkopplare ", som slår gen på eller av. Vår studie visar att samma växlar används i både skridskor och däggdjur för att hjälpa till att leda nervkretsar som är nödvändiga för att gå."
Sammantaget indikerar observationerna att kretsarna som är inblandade i lemkontrollen började med en ryggradsmästare miljontals år innan någonting gick på land. När våra förfäder viftade på sanden med sina primordiala lemmar, hade de processer som genererade sin rörelse länge etablerats. Med detta i åtanke kommer Dasen och hans team fortsätta att studera de små skridskorna för att förstå hur exakt deras motorneuroner knyter samman, med hoppet att en dag denna kunskap kan hjälpa människor med allvarliga ryggmärgsskador.
"Vi vet faktiskt väldigt lite om hur nervcellerna i hjärnan och ryggmärgen kommunicerar med motorneuronerna som kontrollerar att gå," säger Dasen.
"Vi hoppas att vi kan dra nytta av skatefinens relativa enkelhet för att ta reda på några viktiga nervanslutningar som gör det möjligt att gå och testa så småningom om dessa samma förbindelser är viktiga för däggdjur."
Om du gillade den här artikeln, kolla in den här videon som förklarar den forskning som skapades av studieens författare:
Peter Diamandis: "Vi är på väg mot en utökad mänsklig livslängd"
En ledande expert på mänsklig livslängd har hävdat att en längre livslängd ligger precis runt hörnet. "Om vi kan leva ytterligare 30 år från idag, tror jag så småningom, glöm det, livslängden blir obestämd," sade Peter Diamandis. Diamandis talade på måndagen vid det globala toppmötet i Singularity University i Kalifornien ...
Microsoft Research Investerar bättre än mänsklig taligenkänning
Programvaran i rapporten, med titeln "Uppnå mänsklig paritet i konversationell taligenkänning", gjorde bättre än människor på NIST 2000-testet.
"Dragon Quest Builders" Kommer West Bodes Bra för framtida lokalisering
Square Enix har meddelat att Dragon Quest Builders kommer att komma till stånd i oktober, i tid för att fira den 30-årsjubileumets långvariga serie (som råkar vara idag). Meddelandet att lokalisera Builders, en serie spin-off som lånar några element från Minecraft, kommer som något av överraskning. Whil ...