Ходячая рыба указывает на более раннее происхождение контроля за движением

Новое исследование показывает, что способность к ходьбе могла развиться у позвоночных ещё до перехода на сушу. Некоторые из первых существ, способных к передвижению на конечностях, могли оставаться в воде, а их потомки демонстрируют "ходьбу" по дну океана и сегодня. Результаты опубликованы 8 февраля в журнале Cell.

"Обычно считалось, что способность ходить развилась, когда позвоночные перешли из моря на сушу", — говорит старший автор Джереми Дасен, нейробиолог из Медицинской школы Нью-Йоркского университета. "Мы с удивлением обнаружили, что некоторые виды рыб тоже могут ходить, используя почти идентичную высшим позвоночным (включая человека) нейронную и генетическую программу развития".

Исследователи изучили нейронное развитие малого ската (Leucoraja erinacea). Эти хрящевые рыбы, родственные акулам и скатам, считаются одними из самых примитивных позвоночных.

Малые скаты имеют два набора плавников: большие грудные для плавания и меньшие тазовые для "ходьбы" по дну. Они используют чередующиеся лево-правые движения при ходьбе, аналогичные движениям наземных животных.

С помощью технологии RNA-seq учёные оценили набор генов, экспрессируемых в мотонейронах ската. Было обнаружено, что многие из этих генов консервативны у скатов и млекопитающих. Также в мотонейронах ската присутствуют нейрональные подтипы, необходимые для контроля мышц, регулирующих сгибание и разгибание конечностей.

"Эти данные позволяют предположить, что генетическая программа, определяющая способность нервов спинного мозга управлять мышцами, возникла на миллионы лет раньше, чем предполагалось", — говорит Дасен. "Движение на плавниках и ходьба используют одну и ту же программу развития".

Исследование также охватило интернейроны, которые соединяются с мотонейронами и дают команду активировать мышцы. Интернейроны формируют цепи — центральные генераторы паттернов (CPGs), которые определяют последовательность активации мышц и контролируют локомоцию. "Мы обнаружили, что интернейроны, почти дюжина типов, также высококонсервативны между скатами и наземными млекопитающими", — отмечает Дасен.

Команда планирует использовать малого ската как модель для изучения того, как мотонейроны соединяются с другими типами нейронов и как регулируются. "Этот вид послужит полезной моделью для изучения нервных цепей, контролирующих ходьбу, и их развития", — заключает учёный.