قد تكشف هذه الأسماك التي تمشي عن المشي كيف هبطت الحيوانات لأول مرة

قد تكشف هذه الأسماك التي تمشي عن المشي كيف هبطت الحيوانات لأول مرة

بقلم روني دينغليرب. 8 ، 2018 ، 12:05 م

لا تسبح كل الأسماك. ويفضل البعض المشي ، بما في ذلك الزلاجات الصغيرة - وهي فطيرة رمادية اللون بحجم المقلاة وذيل - تقطع زعانفها الخلفية الصعبة ذهابًا وإيابًا على طول قاع البحر في شمال غرب المحيط الأطلسي بحثًا عن الطعام. الآن ، أظهرت دراسة جديدة أن هذه الأسماك القديمة تستخدم نفس الأسلاك العصبية للمشي كما نفعل. النتيجة تعني أن الدوائر العصبية اللازمة للتجول كانت موجودة قبل أن تمشي الحيوانات على الأرض.

يقول بروك فلامانج ، وهو عالم أحياء مقارن في معهد نيوجيرسي للتكنولوجيا في نيوارك ، الذي لم يشارك في العمل: "هذه أشياء مثيرة للغاية". "إنه يدل حقًا على أن الدوائر اللازمة للمشي كانت موجودة طوال الوقت."

للانتقال من الزعانف إلى الأطراف ، تحتاج الحيوانات إلى استخدام عضلات مختلفة بطرق مختلفة. تستخدم الأسماك عضلاتها الجذعية للسباحة ، وتذبذب العمود الفقري في هذه العملية. في المقابل ، تستخدم الحيوانات البرية عضلات الساقين للمشي ، والحفاظ على أشواكها غير متحركة. ظن العلماء منذ فترة طويلة أن الانتقال من السباحة إلى المشي يحدث عندما تنتقل الأسماك من البحر إلى البر ، حيث إن الخلايا العصبية تنشط عضلات أكثر وأكثر تدريجيًا ، فتأخذ عضلات الجذع وتهتز العمود الفقري خارج المعادلة. لكن بعض الأسماك مثل التزلج الصغير تدفع نفسها عبر الماء دون تحريك أشواكها. بدلاً من ذلك ، يستخدم التزلج عضلاته الصدرية لتمديد وتقليص زعانفه الأمامية على شكل فص في نفس الوقت ، وكأنه طائر يرفرف بجناحيه. في قاع البحر ، يستخدم الزعانف الخلفية للسير.

لمعرفة كيف تسير سمكة مثل حيوان برّي ، بدأ جيريمي داسن ، عالم الأعصاب في كلية الطب بجامعة نيويورك في مدينة نيويورك ، بالثعابين. لقد أظهر في عمل سابق أن جينًا معينًا يطفئ نمو الأطراف في الثعابين - مما يجعل الثعابين حيواناتًا ثلاثية الأرجل لا حصر لها في الأساس - وأراد مقارنة تلك النتيجة في الأنواع الأخرى. لذلك ذهب بحثا عن كائن نموذج جديد. وجد ما كان يبحث عنه في مختبر الأحياء البحرية في وودز هول ، ماساتشوستس. يقوم المختبر بجمع ودراسة الزلاجات ، لذا أرسلوا بسعادة Dasen 20 من بيض السمك في وقت واحد. وقد مكن ذلك داسن وزملاؤه من مشاهدة كيف نمت عضلات الزلاجات الصغيرة ودوائرها الحركية أثناء التطور.

في وقت مبكر ، قبل أن تبدأ زعانفها في النمو ، تتحرك أجنة التزحلق عن طريق التلويح بطول جسمها. في وقت متأخر من الحمل ، فقط ذيولها تموج بهذه الطريقة. جزء من العمود الفقري بالقرب من زعانفها تتوقف عن الحركة وبدلاً من ذلك تتحرك زعانفها الأمامية لأعلى ولأسفل. عند الفقس ، تتحرك أطرافه الخلفية بإيقاع ذهابًا وإيابًا ، مرة واحدة ، دون مساعدة من العمود الفقري ، تمامًا كما تفعل الحيوانات البرية.

بينما راقب داسن وزملاؤه التزلج على الجليد وهم يتخذون خطواتهم الأولى ، قاموا أيضًا بفحص الدوائر التي تتحكم في حركة الأسماك. لقد وجدوا أن الزلاجات تستخدم نفس الخلايا العصبية للمشي مثل الحيوانات البرية ، حسبما أفاد الفريق اليوم في خلية. ولأن الزلاجات هي حيوان قديم تطوريًا ، فهذا يعني أن الخلايا العصبية الأساسية للمشي نشأت في فصائل انفصلت عن غيرها من الفقاريات ذات الأرجل الأربعة أو رباعيات الأرجل منذ حوالي 420 مليون عام.

يقول داسن: "عمومًا ، يعتقد الناس أن التطور ينتقل من البسيط إلى الأكثر تعقيدًا". "لكن في الواقع ، فإن هذا النوع البسيط نسبيا والبدائي يستخدم في الواقع نفس النوع من الشبكات المعقدة لتوليد هذا النوع من السلوك."

عندما اكتشف الباحثون المخططات التي تقوم عليها الدوائر المشتركة ، وجدوا أن الجينات التي توجه هذا التطور هي نفسها. نفس الجينات التي تتحكم في الزعنفة الأمامية للتزلج مقابل الزعنفة الخلفية هي نفس النوع من الجينات التي تميز الخلايا العصبية في الذراع عن تلك الموجودة في الساق.

حتى Dasen هو الذهول قليلا. يقول إن الاكتشاف "رائع للغاية". "ليس الأمر كما لو كان على رباعيات الأرجل اختراع نظام جديد تمامًا. لقد كان لديهم الكثير من العناصر الأساسية في المكان ، والتي مكنت الزلاجات ورباعيات الأرجل من تطوير سلوك المشي.

يوافق فلامانج على ذلك ، قائلاً أن الشيء الأكثر إثارة حول هذا الموضوع هو أنه يؤكد حقًا على فكرة وجود خطة للفقاريات تسمح بالتغييرات التي تؤدي إلى أنواع مختلفة من الحيوانات ، مضيفًا أن العمل يفتح الطريق حقًا فهم الاختلافات بين الكائنات الحية