Способность ходить развилась у рыб задолго до выхода на сушу

Не все рыбы плавают одинаково, а некоторые и вовсе не плавают. Древние и примитивные хрящевые рыбы, ежовые скаты Leucoraja erinacea, могут даже «бегать» по дну Северной Атлантики в поисках пищи. Джереми Дасен (Jeremy Dasen) из Нью-Йоркского университета и его коллеги обнаружили, что при этом работу их мускулов контролируют те же нейронные паттерны, что и у позвоночных суши. А поскольку наши эволюционные пути разошлись более 400 млн лет назад, можно заключить, что ходьба стала развиваться задолго до выхода первых животных на сушу, который произошел, насколько известно, лишь на 50 млн лет позднее. Об этом ученые пишут в статье, опубликованной журналом Cell.

Переход от плавания с помощью плавников к хождению на «ногах» требует изменений не только конечностей, их скелета и мышц, но и всего локомоторного управления. В частности, для плавания активно используются изгибы позвоночника, тогда как четырех- и двуногие жители суши, как правило, поддерживают его неподвижным. Долгое время считалось, что необходимые изменения происходили постепенно, по мере освоения древними животными береговой зоны, а затем самой суши. Однако ежовые скаты, которые и не думают покидать океан, движутся уже весьма похоже на жителей суши.

«Leucoraja демонстрируют ключевые локомоторные характеристики четырехногих, включая чередование правой и левой конечности, возвратно-поступательное вытягивание и сокращение тазовых плавников», – пишут ученые. Их тазовые плавники весьма напоминают примитивные «ноги», поочередно сгибаясь и разгибаясь. Это приводит в движение приросшие к ним широкие передние плавники, позволяя плавать. А на самом дне задние плавники дают возможность и почти настоящей «ходьбы».

Характер движения, как и общий план тела позвоночных, задается генами группы Hox – например, отключение некоторых из них подавляет развитие конечностей у змей. Поэтому ученые сопоставили активность Hox-генов у ежовых скатов и у мышей, обнаружив неожиданные сходства. В частности, у тех и других активность проявляют Hox6/7 и Hox10, необходимые для развития нейронных сетей, управляющих моторикой конечностей. Иначе говоря, уже у этих примитивных хрящевых произошли базовые изменения генома, позволяющие развивать «сухопутные» конечности и соответствующий характер движений.

По современным оценкам, наши эволюционные пути разошлись еще 420 млн лет назад, а значит, уже тогда общие предки акул и позвоночных суши начали осваивать ходьбу – за десятки миллионов лет до того, как совершился выход на сушу. По словам Джереми Дасена, этот вывод крайне знаменателен: «Тетраподам не понадобилось “изобретать” всю новую систему передвижения с нуля, – говорит он. – У них уже имелись наготове все основные ее детали».