陸上動物の前の古代の魚の支柱のある海底

2018-02-10
小さなスケートは何億年もの間、水泳とウォーキングの両方を行ってきました。ジェフ・ロットマン/イメージバンク/ゲッティイメージズ

どこでその散歩をしましたか?多くの人と同じように、私たちの脊椎動物の歩行は、海からスクランブルをかけた最初の背骨のある生き物に端を発していると思われるかもしれませんが、2018年2月8日にCellで発表された研究は、最初の歩行者が水中でそれを行ったことを示しています。

およそ3億8200万年前のデボン紀後期の脊椎動物の土地への侵入は、地球の歴史において大きな問題でした。以前は海に閉じ込められていた私たちのテトラポッドの祖先は、地上の世界に行き、何百万年もの間、ひれやえらを手足や肺と交換していました。(テトラポッドとは、2対の手足を持つ脊椎動物を指します。)

これは、ジャーナルCellと准教授であり、共著者であるJeremy S.Dasenと彼の同僚の好意による簡単なビデオの復習です。

研究チームによると、注目すべき点は、歩行可能な四肢の制御に関与する神経回路が、最初のテトラポッドがその物を突っ張る何百万年も前にすでに確立されていたことです。言い換えれば、ソフトウェアの多くは、ウォークアバウトハードウェアのかなり前に配置されていました。

研究者たちは、小さなスケート(Leucoraja erinacea)の神経回路を研究しました。この軟骨魚はあまり見るべきものではないかもしれませんが、今日生きている最も原始的な脊椎動物の1つと見なされています。およそ4億2000万年前に戻ると、スケートとテトラポッドの両方に共通の祖先が見つかります。

小さなスケートは、海底を「歩く」いくつかの移動可能な魚の1つであるため、興味深いものです。スケートは、大きな胸鰭を使って泳ぎ、小さな骨盤鰭を使って、陸上動物の歩き方のように、左右の動きを交互に繰り返します。この類似性は研究者に感銘を与えましたが、類似性は動きを超えています。

Dasenと彼の同僚は、RNAシーケンスを使用して、スケートの運動ニューロンで発現した遺伝子を研究しました。これらの遺伝子の多くは哺乳類にも現れます—そしてそれは手足を曲げたり伸ばしたりする筋肉の制御に関与する神経サブタイプを含みます。研究結果によると、これは歩行のための保存された遺伝的プログラムを構成します。

Dasenは、「泳ぐ」も「歩く」もスケートの動きを正確に説明していないと言いますが、人間中心の言語の性質を考えると、おそらくこれはそれほど驚くべきことではありません。

「私が「歩行型水泳」と呼ぶスケート/レイモードに対して、アキシャル/テールベースは「脊椎水泳」に似ています」とDasenは電子メールで述べています。「歩行可能な水泳モードは、実際にはスケートとテトラポッドの両方で歩行を可能にしたものです。」

この研究は、水中での歩行の歴史に光を当てていますが、研究者たちは、それが運動ニューロンの理解の向上、さらには人間の神経障害の治療につながることを期待しています。

Dasenは、高等生物の神経の複雑さがマウスなどの動物の研究を妨げる一方で、小さなスケートの古風な単純さが完璧な出発点になることを強調しています。

「スケート靴の神経回路を研究することの利点の1つは、ニューロンと筋肉の間の比較的単純な接続のセットを使用してこの動作を達成できることだと思います」とDasen氏は言います。「この単純さを利用して、歩行を制御する回路の基本的なアーキテクチャを理解できることを願っています。」

これらの回路の正確な配線は、人間や他のテトラポッドではまだ完全には理解されていませんが、そのような知識は、いつの日か、人間の脊髄損傷や筋萎縮性側索硬化症(ALS)などの運動ニューロン疾患の治療と修復に役立つ可能性があります。

しかし、言われているように、歩く前に這う必要があります。それとも、泳ぐと言うべきでしょうか。

今それは興味深いです

私たち人間が小さなスケートやサメと共通している何か他のものを知りたいですか?私たちは皆、顎口上綱、つまり顎口上綱であり、地球上の圧倒的多数の動物を対象としています。

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