Первое существо, научившееся ходить, могло никогда не выйти из воды
«Принято считать, что способность ходить (или ползать с помощью конечностей) появилась после выхода на сушу. Однако мы, к своему удивлению, обнаружили, что это могли делать некоторые рыбы. Нейронная и генетическая машинерия, позволившая им отрастить конечности, была почти идентична той, что пользуются позвоночные, в том числе и люди», — рассказывает Джереми Дассен (Jeremy Dasen), один из авторов исследования. Статья опубликована в журнале Cell.
Ученые изучили развитие мозга ежового ската (Leucoraja erinacea) - одного из самых примитивных позвоночных, которое немногим отличается от своих предков, живших сотни миллионов лет назад. У ежовых скатов по две пары плавников: большие грудные и маленькие брюшные. Первыми они пользуются, чтобы плавать, вторыми — чтобы ходить по дну, причем движение брюшных плавников напоминает движение лап наземных позвоночных: скаты выставляют попеременно то правый, то левый плавник.
Ученые секвенировали РНК скатов, чтобы узнать, какие гены экспрессируются у рыб в части мозга, ответственной за движение. Оказалось, что многие гены, работающие у наземных позвоночных, активны и у ската. Более того, оказалось, что нервные клетки определенных типов, которые играют ключевую роль в управлении мышцами, выпрямляющими и сгибающими конечности у высших позвоночных, присутствуют и у скатов. «Наши открытия позволяют предположить, что генетическая "программа", определяющая способность двигательных нейронов управлять движениями конечностей при ходьбе, появилась на миллионы лет раньше. чем мы полагали», — поясняет Дасен.
Древними оказались не только двигательные нейроны, но и вставочные нейроны, соединяющие двигательные с остальной нервной системой. Вставочные нейроны формируют нейросеть, способную регулировать опорно-двигательный аппарат без прямой связи с мозгом (такие нейросети называются центральными генераторами упорядоченной активности, ЦГУА). У скатов обнаружилась ЦГУА, очень похожая на те, что управляют движениями конечностей у наземных позвоночных.