De overgang van onze voorouders uit het water naar het land was een cruciaal moment in de evolutie. Niet langer ondersteund door water, vroege tetrapoden (dieren met vier ledematen) moesten de zwaartekracht overwinnen om hun lichaam te bewegen. Precies hoe die vroege pioniers voor het eerst het fundamentele vermogen om te lopen ontwikkelden, fascineert wetenschappers al vele jaren.

Fossiele ontdekkingen kunnen ons vertellen hoe en wanneer gewervelde dieren de fysieke kenmerken hebben ontwikkeld die nodig zijn om naar het land te gaan. Maar nieuw onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Cell suggereert dat de neurale circuits die nodig waren om te lopen waarschijnlijk al bestonden lang voordat de werkelijke benen zich ontwikkelden. Omdat dieren en vissen op het land tegenwoordig dezelfde circuits delen, hun laatste gemeenschappelijke voorouder - een oude vis die 420 miljoen jaar geleden bestond - had waarschijnlijk ook dat circuit en gebruikte het om onder water rond te bewegen.

We hebben al een redelijk goed idee van wanneer vissen evolueerden tot tetrapoden op het land, omdat het fossielenbestand de volgorde van veranderingen in hun lichaam documenteert. Een van de meest iconische exemplaren is Tiktaalik , een "overgangsfossiel" daterend van ongeveer 375 miljoen jaar geleden.

Tiktaalik is bijzonder, want hoewel het veel visachtige kenmerken heeft, het bezit ook polsbeenderen, wat suggereert dat het zichzelf op zijn voorste ledematen zou kunnen steunen. Fossielen uit gesteenten ouder dan Tiktaalik missen deze polsbeenderen, en zijn over het algemeen meer visachtig. Fossielen van jongere rotsen omvatten meer tetrapod-achtige soorten, met duidelijke cijfers en ledematen.

Maar het nieuwe onderzoek van de New York University in de VS suggereert dat vissen meer nodig hadden dan alleen poten om te leren lopen, en in feite evolueerde het neurale circuit veel eerder. De onderzoekers kwamen tot deze conclusie door kleine schaatsen te bestuderen, vissen die over de oceaanbodem bewegen door hun achtervinnen in een links-rechts patroon te bewegen, net zoals we onze benen zouden bewegen tijdens het lopen.

De onderzoekers ontdekten dat de neurale circuits die kleine schaatsen gebruiken voor hun afwisselende vinbeweging dezelfde zijn als die muizen en andere vierbenige dieren gebruiken voor ledemaatbewegingen. Bovendien, dit circuit wordt geproduceerd door vergelijkbare genen.

Geest voor materie

Omdat het onwaarschijnlijk is dat dezelfde schakeling twee keer is geëvolueerd, dit houdt in dat dezelfde genen en neurale paden die worden gevonden in tetrapoden en schaatsen aanwezig waren in hun laatste gemeenschappelijke voorouder, zo'n 420 miljoen jaar geleden. Dit is lang voor het vroegste fossiele bewijs voor tetrapoden, wat betekent dat de circuits die betrokken zijn bij het lopen eerst miljoenen jaren zijn geëvolueerd voordat benen of voeten voor het eerst verschenen.

Schaatsen zijn niet de enige wandelende vissen die vandaag nog bestaan. In feite, het zijn vissen die minder geschikt zijn om buiten het water te leven en die bewegen op een manier die het meest lijkt op lopen, waarbij de ene ledemaat voor de andere wordt geplaatst. Blinde grotvissen vallen in deze groep, met hun vinnen over de rivierbedding lopen en watervallen beklimmen. Longvissen, die zich enigszins lukraak op het land voortbewegen, lijken ook hun vinnen in een afwisselend patroon te gebruiken om zichzelf voort te stuwen langs het sedimentoppervlak wanneer ze in water zijn.

Wetenschappers hebben ook waargenomen hoe moderne vissen over land bewegen, zonder de drijfhulp van het water. Voor de hand liggende keuzes voor dergelijke studies zijn vissen die zich op het land kunnen voortbewegen, en doe dat regelmatig in de natuur. Mudskippers, bijvoorbeeld, bewegen door hun voorpoten als krukken te gebruiken om zichzelf voort te stuwen. Longvissen, anderzijds, hebben de neiging om het hoofd te verankeren en de rest van het lichaam naar voren te kantelen, die soms sporen achterlaten die op voetafdrukken lijken.

Het nieuwe onderzoek is een belangrijke herinnering dat hoe goed ons fossielenbestand ook wordt, het kan ons alleen de vorm of anatomie van een organisme laten zien. de genetische, neuraal, en gedragskenmerken die bepalen wat een dier doet, zijn uiteindelijk de drijvende krachten achter die anatomie. De verbanden tussen levende dieren kunnen ons vaak zoveel vertellen, zo niet meer, over onze voorouders als versteende botten en voetafdrukken.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.