哥本哈根大学 脊椎动物进化时间线
学分:博士
张 人们传统上认为肺和四肢是脊椎动物从水到陆地转变过程中的关键创新
但事实上，呼吸空气和肢体运动的遗传基础早在5000万年前就已经在我们的鱼类祖先中建立起来了
根据哥本哈根大学等机构最近进行的原始鱼类基因组图谱，这
这项新研究改变了我们对自己进化史中一个重要里程碑的理解
人类和所有其他脊椎动物都是从鱼类进化而来，这并不是什么新鲜事
传统的理解是，大约3.7亿年前，某些鱼类作为原始的、蜥蜴状的四足动物出现在陆地上
根据这种理解，我们的鱼类祖先是通过把鳍变成四肢，在水下呼吸变成呼吸空气而从水中来到陆地的
然而，四肢和肺部并不像人们曾经认为的那样是最近才出现的创新
我们共同的鱼类祖先生活在四足动物首次上岸之前的5000万年，他们已经携带了着陆所需的肢状形态和呼吸空气的遗传密码
这些遗传密码仍然存在于人类和一群原始鱼类中
哥本哈根大学及其合作伙伴最近进行的基因组研究证明了这一点
新的研究报告称，这些祖先遗传密码的进化可能促成了脊椎动物从水到陆地的转变，这改变了对这一重大进化跳跃的顺序和时间表的传统观点
这项研究发表在科学杂志《细胞》上
“水到陆地的转变是我们进化史上的一个重要里程碑
理解这种转变是如何发生的关键是揭示肺和四肢是何时以及如何进化的
哥本哈根大学生物系维隆生物多样性基因组中心的教授和主要作者张说:“我们现在能够证明，这些生物功能背后的遗传基础发生在第一批动物上岸之前。”
一群古老的活鱼可能掌握着解释四足动物最终如何长出四肢并呼吸空气的关键
这组鱼包括生活在非洲浅水淡水栖息地的比奇鱼
这些鱼类不同于大多数现存的硬骨鱼，因为它们具有我们早期鱼类祖先在4.2亿年前就有的特征
同样的特征也存在于人类身上
通过基因组测序，研究人员发现肺和四肢发育所需的基因已经出现在这些原始物种中
我们的滑膜关节是从鱼类祖先进化而来的 利用像四肢一样具有运动功能的胸鳍，比丘可以像四足动物一样在陆地上移动
多年来，研究人员一直认为比丘的胸鳍代表着我们早期鱼类祖先的鳍
新的基因组图谱显示，连接所谓的后翼状胬肉骨和比丘胸鳍桡侧骨的关节与人类的滑膜关节(连接上臂和前臂骨的关节)是同向的
控制我们滑膜关节形成的DNA序列已经存在于骨鱼的共同祖先中，并且仍然存在于这些原始鱼类和陆生脊椎动物中
在某种程度上，这种基因序列和滑膜关节在所有常见的硬骨鱼——所谓的硬骨鱼——中都丢失了
“这种遗传密码和关节使我们的骨骼可以自由活动，这解释了为什么比丘可以在陆地上活动，”张说
首先是肺，然后是膀胱 此外，比奇鱼和其他一些原始鱼类有一对肺，在解剖学上与我们的肺相似
新的研究表明，比奇尔和短吻鳄的肺也以类似的方式发挥作用，并表达与人类肺相同的一组基因
同时，研究表明，大多数现存鱼类的肺和鱼鳔组织在基因表达上非常相似，证实它们是达尔文预言的同源器官
但是，尽管达尔文提出鱼鳔转化为肺，研究表明鱼鳔更有可能是从肺进化而来的
这项研究表明，我们早期的硬骨鱼祖先有原始的功能性肺
通过进化，鱼类的一个分支保留了更适合呼吸空气的肺功能，最终导致了四足动物的进化
鱼类的另一个分支改变了肺的结构，用鱼鳔进化，导致了硬骨鱼的进化
鱼鳔允许这些鱼保持浮力和感知压力，因此更好地在水下生存
“这项研究启发了我们关于我们身体器官的来源以及它们的功能在基因组中是如何解码的
因此，一些与肺和四肢相关的功能并不是在水向陆地过渡的时候进化的，而是由一些远古基因调控机制编码的，这些机制在我们的鱼类祖先登陆前就已经存在了
有趣的是，这些遗传密码仍然存在于这些“活化石”鱼类中，这给我们提供了追溯这些基因根源的机会，”张总结道
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
