行走的鱼

Dan Garisto

鱼鳍可用于行走，并且这些鱼就是这么做的，在脊椎动物上岸之前，用于行走的“线路”就已经进化很久了。

小猬鳐可以使用它们身下的2片类足状鱼鳍沿着海床移动。以肌肉的紧张和放松作为驱动，形成了左右交替的步伐，这些鱼的移动方式看起来与许多陆生动物非常相似。

现在，基因测试显示出了原因：猬鳐及陆生脊椎动物共享相同的神经细胞发育的基因蓝图，而那些神经细胞正是肢体运动所需要的。研究人员将报告在线发表于2月8日出版的《细胞》杂志上。他们表示，这项工作首次对行走所需的神经回路起源进行了研究。

“这是令人关注的、奇异的自然史。”来自费城自然科学研究院的脊椎动物古生物学家Ted Daeschler说道。

“对我们来说，行走所必需的神经细胞起源于古代的鱼类。”来自于纽约大学的神经系统科学家Jeremy Dasen说道。根据化石记录，Dasen的研究团队估计所有陆生脊椎动物与猬鳐的共同祖先大约生活于4.2亿年前——这比脊椎动物上岸要早数千万年。

小猬鳐属于一个进化的原始种群。自从它们的祖先从进化成陆地漫游者的鱼类分裂出来，猬鳐就没有发生什么变化，因此在猬鳐与陆生脊椎动物中发现相同的神经回路就非常令人惊奇了。

“这完全令我目瞪口呆。”Dasen说道，“我知道某些鱼類能够行走，但对这些我是一无所知。”

大多数鱼类通过摆动它们的身体和尾巴进行游泳，但是小猬鳐拥有一条保持着相当直的脊柱。相反，小猬鳐通过摆动薄饼状的胸鳍进行移动，并且用2条沿着骨盆收拢的鱼鳍进行行走。

通过对小猬鳐的动作进行测量，发现它们与两足动物的行走非常相似，来自纽约大学曾经从事这项研究的Jung说道。为了调查相似度是如何产生的，研究人员对控制肌肉反应的运动神经细胞进行了观察。每一种移动需要不同类型的运动神经细胞，Dasen说道。

神经回路的构成被部分同源基因所控制，它可以帮助身体进行设计，决定肢体、肌肉及神经的走向。举例来说，蛇及其他失去某些同源基因的动物，它们的身体可以用鱼类在水下游泳的方式柔和、滑溜地通过摆动移动。

对猬鳐与老鼠的同源基因进行比较，研究人员发现，它们都拥有Hox6/7及Hox10基因，并且这些基因对于二者有着相同的作用。Hox6/7对于神经回路的发育十分重要，这种神经回路被用于移动猬鳐的胸鳍及老鼠的前腿；Hox10对于猬鳐的足状鱼鳍与老鼠的后肢来说扮演着相同的角色。在小猬鳐与老鼠之间，其他的基因及负责运动控制的神经回路也被保存，或者未发生改变。这些发现表明，猬鳐与老鼠共同拥有一个具备相似运动遗传的祖先。

结论是“脊椎动物相互之间都非常相似。”Daeschler说道，“进化通过修改而推进，我们都在使用我们所继承的——1张始于4亿多年前的电路图的修改版。”