چگونه ماهی تکامل یافت تا راه برود و در یک مورد به انسان تبدیل شد؟

 ما ماهی‌ها را به عنوان شناگران ماهر در نظر می‌گیریم، اما در واقع ماهیان توانایی راه رفتن را دست کم تکامل بخشیده‌اند. برخی از گونه‌های ماهیان با استفاده از باله‌های جلویی که به خوبی توسعه یافته‌اند خود را به جلو می‌کشند در حالی که برخی دیگر در امتداد کف اقیانوس راه می‌روند.

اجداد گوشتی بالگان‌مان ریه‌ها و سایر سازوکار‌های تنفس هوا، اندام‌های استخوانی و ستون فقرات قوی‌تر را پیش از ورود به زمین تکامل داده اند. این سازگاری‌ها نه تنها در محیط‌های آبی مفید بودند بلکه به اجدادمان اجازه دادند تا زمین را کشف کنند در واقع، آنان پیش سازگارشدگانی برای زندگی در خشکی بودند.

انتقال از آب به خشکی یکی از مهم‌ترین رویداد‌ها در تکامل مهره داران بود. شاید آغاز این روند به عنوان راهی برای فرار از دست شکارچیان بوده باشد، اما منظره‌ای که اجداد ما کشف کرده اند از قبل مملو از گیاهانی مانند خزه‌ها، دم اسب‌ها و سرخس‌ها و هم چنین بندپایان (هزارپا) بود که میلیون‌ها سال پیش در زمین حضور داشتند.

ما تنها نیستیم

راه رفتن به طور مستقل چندین بار در ماهی تکامل یافت و آن جانور را به نمونه‌ای از همگرایی تکاملی تبدیل کرد (ویژگی‌های مشابهی که به طور مستقل تکامل می‌یابند مانند بال در خفاش‌ها و پرندگان). اگرچه تکامل راه رفتن در ماهی نادر است. بیش از ۳۰۰۰۰ گونه ماهی وجود دارند که امروزه آنان را می‌شناسیم (نه به معنای تکاملی) که تنها تعداد انگشت شماری از آنان قادر به راه رفتن هستند.

گوشت بالگان از چند جهت مهم متفاوت از انواع دیگر ماهیان هستند. برای مثال، باله‌های مان دارای تکیه گاه‌های استخوانی و لوب‌های عضلانی هستند که به ما اجازه می‌دهند در خشکی حرکت کنیم.

تصور می‌شود که این سازگاری برای تکامل چهارپایان (دوزیستان، پستانداران، خزندگان و پرندگان) در طول انتقال ما از آب به خشکی در دوره دونین پسین حدود ۳۷۵ میلیون سال پیش حیاتی بوده‌اند.

بسیاری از ژن‌های دخیل در تشکیل اندام‌ها در چهارپایان در گونه‌هایی مانند لانگ فیش (ماهیان شش دار) نیز یافت می‌شوند که نشان می‌دهد این ویژگی‌ها در جد مشترک باستانی ما تکامل یافته اند.

ما نمی‌دانیم که این جد کدام گونه بوده است، اما احتمالا شبیه به کولاکانت است که دارای سابقه فسیلی غنی است و یک "فسیل زنده" است که امروزه در اقیانوس هند غربی و اندونزی ساکن است.

ماهیان گوشتی باله یا مانند تیکتالیک منقرض شده‌اند و یا به قدری تکامل یافته‌اند که دیگر آنان را به عنوان ماهی نمی‌شناسیم (چهارپایان). یکی از نمونه‌های ماهیان زنده‌ای که راه می‌رود گل خورک (انواع ماهی‌های گوبی goby که قادرند از آب به لجن زار بروند و حتی مدتی در هوای آزاد بمانند) از خانواده Oxudercidae است. این ماهیان در باتلاق‌های حرا و مناطق جزر و مدی زندگی کرده و از باله سینه‌ای خود برای راه رفتن در خشکی استفاده می‌کنند. این باله‌ها به آنان کمک می‌کند تا از دست شکارچیان آبزی فرار کنند و به دنبال غذا باشند (مواد آلی را در گِل مصرف می‌کنند) و حتی با یافتن جفت با یکدیگر در خشکی تعامل دارند.

مثال دیگر گربه ماهی راه رونده (Clarias batrachus) است که از باله‌های سینه‌ای خود برای سفر در خشکی استفاده می‌کند که به آن جانور کمک می‌کند از حوضچه‌های در حال خشک شدن فرار کرده و زیستگاه تازه‌ای پیدا کند.

چگونه ژن‌های مرتبط با راه رفتن در ابتدا تکامل یافتند؟

اسکیت کوچک (Leucoraja erinacea) یک ماهی غضروفی است که به پرتو‌ها و کوسه‌ها مربوط می‌شود (بر خلاف ماهی‌های استخوانی، از جمله گوشتی بالگان). این ماهی دیگری است که در زیر آب روی باله‌هایی مانند پا راه می‌رود و حرکات حیوانات زمینی را تقلید می‌کند.

اسکیت کوچک به شدت مورد توجه دانشمندانی است که در مورد تکامل حرکت تحقیق می‌کنند، زیرا راه رفتن مبتنی بر باله را مستقل از گوشتی بالگان تکامل داده است. با این وجود، تاکنون به دلیل کمبود داده‌های با کیفیت بررسی ژنتیک پشت راه رفتن اسکیت کوچک دشوار بوده است.

زمانی که پژوهشگران سئول و نیویورک از فناوری پیشرفته برای ساخت مجموعه‌ای با کیفیت بالا از ژنوم اسکیت کوچک استفاده کردند این موضوع تغییر کرد. دانشمندان کشف کردند که اسکیت کوچک تنها از ده ماهیچه برای راه رفتن بر پایه باله استفاده می‌کند در حالی که چهارپایان معمولا از ۵۰ ماهیچه برای حرکت دادن اندام خود استفاده می‌نمایند.

یک پرسش بزرگ در مورد تکامل مهره داران این است: چه ژن‌هایی برای رشد ماهیچه‌هایی که راه رفتن را امکان پذیر می‌سازند مهم هستند؟ برای کشف این موضوع، این تیم بررسی کردند که کدام ژن‌ها در اعصاب کنترل کننده عضلات اندام (اعصاب حرکتی) در موش، مرغ و اسکیت کوچک فعال هستند.

آنان الگو‌های بیان ژن مشابهی را در اعصاب حرکتی کشف کردند که به عملکرد این عضلات کمک می‌کند. بنابراین، پیاده روی ماهی ممکن است چندین مسیر تکاملی مختلف را طی کرده باشد، اما مطالعه اخیر یک سازوکار ژنتیکی مشترک را نشان می‌دهد.

انسان‌ها تکامل یافته اند تا بهترین راه روندگان باشند

دایناسور‌ها و پستانداران در پایان دوره تریاس تقریبا ۲۰۱ میلیون توانایی دویدن بسیار خوبی داشتند. انسان‌ها این قدرت‌های حرکتی را اصلاح کردند و سازگاری‌های متعددی را ایجاد نمودند که ما را به یکی از کارآمدترین و تواناترین گونه‌های با قابلیت دوندگی روی کره زمین تبدیل می‌کند. این سازگاری‌ها شامل یک تاندون آشیل فنری است که به ذخیره انرژی، گام بلند و مرکز ثقل متعادل و تعریق برای خنک شدن کمک می‌کند. این سازگاری‌ها به ما اجازه می‌دهند تا مسافت‌های طولانی را با استقامت بسیار بالا هرچند با سرعت کم بدویم.

اجداد ما از دویدن برای شکار، فرار از شکارچیان و جستجوی علوفه استفاده می‌کردند. دویدن فیزیولوژی و فرهنگ ما را شکل داده است. بسیاری از مطالعات نشان می‌دهند که پیاده روی و دویدن برای سلامتی و سلامت جسمانی ما بسیار مهم است. از مبداء راه رفتن در اجداد ماهی مانند ما که برای اولین بار پا به زمین گذاشت راه رفتن مسیری طولانی را پیموده است. با این وجود، راه رفتن و دویدن بخش اصلی زندگی ما و موفقیت تکاملی مان بوده است.