Die Bewegung von Wirbeltieren vom Wasser an Land war ein ikonischer Schritt in der evolutionären Zeitachse. Nun haben Untersuchungen eines Teams der Harvard University herausgefunden, dass eine kleine genetische Veränderung alles gewesen sein könnte, was nötig war, damit sich eine Flosse zu einem Glied entwickeln konnte.
Die Forscher untersuchten die Mutationen, die die Brustflossen von Zebrafischen betreffen können. Im Gegensatz zu Gliedmaßen, die komplizierte Knochenstrukturen und zahlreiche Gelenke aufweisen, sind Zebrafischflossen ziemlich einfach. Das Team entdeckte, dass eine kleine genetische Mutation dazu führte, dass die Brustflossen ein stärker gliederähnliches Muster mit zusätzlichen Knochen sowie Muskeln und Gelenken entwickelten.
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„Es war ein bisschen unglaublich, dass nur eine Mutation in der Lage war, völlig neue Knochen und Gelenke zu schaffen“, sagte Dr. M. Brent Hawkins, der Hauptautor der Studie.
Die Analyse ergab, dass Mutationen in einem der beiden Gene, vv2 und waslb, diese Veränderung unabhängig voneinander verursachen können.
„Sie mussten keine Mutation im Muskelgen, Gelenkgen und Knochengen haben; Das System ist so koordiniert, dass es, was auch immer unsere Veränderung ist, all diese Dinge im Einklang zusammenbringen kann“, sagte Seniorautor Dr. Matthew Harris, außerordentlicher Professor für Genetik an der Harvard Medical School und Orthopädie am Boston Children’s Hospital.
Zebrafische gehören zur Fischgruppe der Knochenfische. Es ist eine vielfältige Abstammungslinie mit mehr als 30.000 Arten, darunter Aale, Goldfische, Makrelen, Lachse, Clownfische, Seeteufel und Seepferdchen. Trotz der Vielfalt an Körperformen, Größen und Lebensräumen, die bei Teleost-Fischen zu sehen sind, sind ihre Brustflossen alle überraschend ähnlich und unverändert. Diese Forschung deutet darauf hin, dass Fische – wie Knochenfische – von denen früher angenommen wurde, dass sie den Mechanismus zur Entwicklung von Gliedmaßen verloren haben, tatsächlich eine ruhende Fähigkeit behalten, diese zu bilden.
Die Entwicklung von Gliedmaßen bei Tetrapoden (viergliedrige Tiere, darunter Amphibien, Reptilien, Dinosaurier, Vögel und Säugetiere) war ein wesentlicher Bestandteil der Evolution, da sie es den Wirbeltieren ermöglichte, aus dem Wasser aufzutauchen und an Land zu gehen.
Der Übergang von Flosse zu Gliedmaß führte dazu, dass die Ahnenflosse ausgefeilter wurde und viele Knochen entstanden, die von Ende zu Ende zusammenpassten. Ausgehend vom gleichen angestammten Ausgangspunkt wurde die Teleost-Flosse einfacher; Es gibt keine Knochen, die Ende an Ende zusammenpassen, stattdessen gibt es "proximale radiale" Knochen, die Seite an Seite an der Basis der Brustflossen angeordnet sind.
Ob sich die neuen Knochen im mutierten Zebrafisch auf die Fortbewegung des Fisches auswirken, konnten die Wissenschaftler nicht feststellen, aber das wird der nächste Schritt in der Forschung sein. „Normalerweise sind die Strukturen nicht vorhanden, um die Artikulation zu ermöglichen, die für die Bewegung an Land erforderlich ist“, sagte Harris. „Es wäre zum Beispiel sehr interessant zu sehen, ob wir unseren Mutanten auf eine Plattform stellen würden, ob er einen angepassten Gang hätte.“
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