Naukowcy mogą wreszcie potwierdzić skąd się wzięły ramiona

Autor zdjęcia: M. Brazeau & M. Castiello

Spędzamy tak dużo czasu patrząc na własne ciała, że łatwo zapominamy o imponującej i złożonej inżynierii ewolucyjnej, która przyczyniła się do ich powstania. Każdy staw, kość i mięsień łączą się tworząc obszerny katalog złożonych ruchów. Jednak dokładna odpowiedź na pytanie dotyczące pochodzenia każdego z tych elementów wciąż pozostaje tajemnicą.

Około 500 milionów lat temu nasi przodkowie byli rybopodobnymi stworzeniami morskimi, zupełnie pozbawionymi szczęk czy płetw. A jednak przez lata wyewoluowaliśmy złożony zestaw przydatków, które pozwalają nam poruszać się po lądzie, wspinać na drzewa, prowadzić samochody i robić wszystko to, czego nie potrafią ryby. Jednym z największych pytań w tej ewolucyjnej podróży było to, w jaki sposób naszym rybim przodkom udało się wykształcić ramiona.

Przez dziesięciolecia badacze debatowali nad tym pytaniem: czy nasze pary kończyn wyrosły z tkanek u nasady głowy, czy z mięśniowych grzbietów wzdłuż ciała rybopodobnego stworzenia? W niedawnym badaniu opublikowanym w czasopiśmie „Nature” naukowcy podzielili się poważnym krokiem w kierunku odpowiedzi na to odwieczne pytanie, które być może da szansę na pogodzenie tych dwóch hipotez.

Aby zbadać pochodzenie ramion, zespół z Imperial College w Londynie, Muzeum Historii Naturalnej w Londynie, Uniwersytetu Stanowego w Petersburgu w Rosji i Uniwersytetu Michigan przeanalizował skamieniały mózg 407-letniej ryby z Syberii zwanej Kolymaspis sibirica, jednego z najwcześniejszych gatunków ryb posiadających szczęki. Naukowcy byli szczególnie podekscytowani jedną parą łuków skrzelowych z tyłu głowy tej ryby – struktur kostnych podtrzymujących skrzela.

Szósty łuk skrzelowy w skamieniałości Kolymaspis sibirica wykazywał oznaki stopniowego odchodzenia od swojej roli polegającej na wspomaganiu oddychania zwierzęcia do pełnienia funkcji zawiasu z tyłu głowy. Zawias ten ostatecznie przekształcił się w nasze współczesne ramię. „Wygląda na to, że łuki skrzelowe brały udział we wczesnym oddzieleniu głowy od tułowia poprzez ramię” – stwierdził w oświadczeniu główny autor badania Martin Brazeau.

Podczas gdy ryby bezszczękowe mogą mieć od pięciu do 20 łuków skrzelowych, ryby szczękowe rzadko mają ich więcej niż pięć, co potwierdza teorię, że szósty łuk skrzelowy przekształcił się w to, co obecnie nazywa się stawem barkowym. Innymi słowy, obie hipotezy mogą być słuszne: szósty łuk skrzelowy u podstawy głowy mógł złączyć się z tułowiem ryby, łącząc się z łopatką. „Nasze badanie pokazuje, że obie teorie mają sens, bez jednoczesnego uznania w pełni ani jednej, ani drugiej” – powiedział Brazeau. „Zamiast tego możemy racjonalizować obszary, które się pokrywają”.

Zespół będzie kontynuował analizę skamieniałości znajdujących się w zbiorach muzeum w nadziei, że więcej okazów dostarczy nowych informacji na temat ewolucji naszej anatomii.