Scoperta del "Walking Fish" Scoperta della teoria evolutiva della locomozione umana

Camminare è molto più complicato che mettere un piede di fronte all'altro. Perché ciò accada, i motoneuroni nel cervello e nel midollo spinale devono coordinare istantaneamente i muscoli necessari per andare avanti, quindi gestire gli arti, i polmoni e il cervello per lavorare in armonia per portarti dove devi andare. Le origini di questa elaborata strategia organizzativa sono oscure: fino a poco tempo fa, la teoria più accettata è quella che hai visto tracciata sui manifesti di biologia delle scuole superiori, mostrando che la capacità di camminare si è evoluta quando i vertebrati passavano da un mare all'altro.

Ma una nuova ricerca, pubblicata giovedì, rivede quella teoria in modo controintuitivo. Nel diario Cellula, un team internazionale di scienziati riferisce che la capacità dei nervi del midollo spinale di articolare i muscoli per camminare è emersa milioni di anni fa nel mare.

"Abbiamo appreso che alcune delle cose che generalmente pensiamo siano evolute in specie animali più 'avanzate', come le cellule nervose che controllano il camminare, sono in realtà molto più antiche di quanto si pensasse in precedenza," co-autore e neuroscienziato della New York University Jeremy Dasen, Ph.D., racconta Inverso.

Ciò significa che le prime creature che hanno sviluppato la capacità di camminare - l'antenato comune che collega pesci e umani - sono rimaste sott'acqua. Alcuni dei loro discendenti alla fine divennero a piedi invertebrati sulla terraferma, mentre altri rimangono oggi sul fondo dell'oceano, ancora camminando.

Uno di questi abitanti del fondale marino, il piccolo skate, fu il fulcro di questo nuovo studio. I pattini, che sembrano simili ai raggi, sono pesci cartilaginei che non sono cambiati molto nelle centinaia di milioni di anni che sono esistiti. E loro "camminano", ma probabilmente non potresti dirlo guardando. Ricerche precedenti hanno mostrato che agitano le loro pinne pelviche più piccole alternando movimenti di sinistra-destra a strisciare lungo il fondo dell'oceano - che difficilmente potrebbe essere percepibile da un subacqueo che fluttua su di loro nell'Oceano Atlantico occidentale.

"Una delle scoperte più sorprendenti è stata la somiglianza con il movimento delle pinne pelviche dei pattini sul modo in cui usiamo le nostre gambe durante la deambulazione", afferma Dasen. "Potremmo solo apprezzare questo dal prendere video da sotto i pattini mentre camminano. Questo ha dimostrato che molti degli elementi base del camminare, come l'alternanza tra le gambe sinistra e destra, le estensioni delle gambe e la flessione, erano presenti nei pattini."

Dasen e il suo team hanno iniziato a studiare un gruppo di pattini mentre si sviluppavano nelle loro custodie per le uova. In un embrione da skate, la coda è la cosa più forte che spinge la sua locomozione, ma dopo la schiusa, la coda alla fine regredisce - presumibilmente perché la locomozione attraverso le pinne pelviche è destinata a dominare.

Un esperimento di follow-up sui pattini ha utilizzato il sequenziamento dell'RNA per valutare quali geni sono stati espressi nei motoneuroni dello skate e li ha confrontati con i geni legati alla locomozione dei mammiferi. Ciò ha dimostrato che i pattini e i mammiferi hanno in realtà molto in comune, comprese le molecole espresse nei neuroni motori dei vertebrati terrestri, gli interruttori molecolari che controllano i muscoli e gli interneuroni che controllano la locomozione.

"Molti dei geni studiati sui pattini erano noti per essere molto importanti per la funzione dei motoneuroni che controllano la deambulazione nei mammiferi", afferma Dasen. "Alcuni di questi geni producono proteine ​​note per funzionare come" interruttori genetici ", che attivano o disattivano i geni. Il nostro studio mostra che questi stessi interruttori sono usati sia nei pattini che nei mammiferi per aiutare a collegare i circuiti nervosi essenziali per camminare."

Prese insieme, le osservazioni indicano che i circuiti coinvolti nel controllo degli arti iniziarono con un antenato di vertebrati milioni di anni prima che qualsiasi cosa camminasse sulla terra. Nel momento in cui i nostri antenati si dimenavano sulla sabbia con le loro membra primordiali, i processi che hanno generato il loro movimento erano stati stabiliti da molto tempo. Con questo in mente, Dasen e il suo team continueranno a studiare i piccoli pattini per capire come si connettono esattamente i loro motoneuroni, con la speranza che un giorno questa conoscenza possa aiutare le persone con gravi lesioni spinali.

"In realtà sappiamo molto poco su come le cellule nervose nel cervello e nel midollo spinale comunichino con i motoneuroni che controllano la deambulazione", afferma Dasen.

"Speriamo di poter sfruttare la relativa semplicità della pinna da skate per capire alcune delle importanti connessioni nervose che rendono possibile la camminata, e alla fine verificare se queste stesse connessioni sono importanti per i mammiferi".

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