Когда вы думаете об эволюции человека, велика вероятность, что вы представляете себе шимпанзе, исследующих древние леса, или древних людей, рисующих мохнатых мамонтов на стенах пещер. Но мы, люди, наряду с медведями, ящерицами, колибри и тираннозаврами, на самом деле являемся рыбами с кистеперыми плавниками.
Это может показаться странным, но доказательства этого находятся в наших генах, анатомии и окаменелостях. Мы принадлежим к группе животных, называемых наземными саркоптеригами, но огромное количество эволюционных изменений затмило наш внешний вид.
Мы думаем о рыбах как об опытных пловцах, но на самом деле они развили способность «ходить» по крайней мере пять раз. Одни виды подтягиваются вперед с помощью хорошо развитых передних плавников, другие «ходят» по дну океана.
У нашего предка-саркоптерига развились легкие и другие механизмы дыхания воздухом, костлявые конечности и более сильный позвоночник, прежде чем он решился выйти на сушу. Эти приспособления были полезны не только в водной среде, но и позволили нашим предкам осваивать сушу — они были «преадаптациями» к жизни на суше.
Переход с воды на сушу был одним из самых значительных событий в эволюции позвоночных. Возможно, это началось как способ спастись от хищников, но ландшафт, открытый нашими предками, уже был богат такими растениями, как мхи, хвощи и папоротники, а также членистоногими (многоножками), которые колонизировали землю миллионы лет назад.
Независимая ходьба развивалась у рыб несколько раз, что делает ее примером эволюционной конвергенции (аналогичные черты, которые развиваются независимо, как крылья у летучих мышей и птиц). Однако эволюция ходьбы у рыб встречается редко. Существует более 30 000 видов рыб, какими мы их знаем сегодня (не в эволюционном смысле), из которых лишь горстка может «ходить».
Саркоптериги отличаются от других видов рыб несколькими важными особенностями. Например, наши плавники (конечности) имеют костные опоры и мышечные доли, которые позволяют нам передвигаться по суше.
Считается, что эта адаптация сыграла решающую роль в эволюции четвероногих (земноводных, млекопитающих, рептилий и птиц) во время нашего перехода от воды к суше в позднедевонский период, около 375 миллионов лет назад. Многие гены, участвующие в формировании конечностей и пальцев у четвероногих, также обнаружены у плавающих в воде саркоптеригов, таких как двоякодышащие рыбы, что указывает на то, что эти черты развились у нашего древнего общего предка.
Мы не знаем, каким видом был этот предок, но он, вероятно, был похож на целаканта, который имеет богатую летопись окаменелостей и является «живым ископаемым», населяющим сегодня западную часть Индийского океана и Индонезию.
Ходячие саркоптеригии либо вымерли, как тиктаалик, либо настолько высоко эволюционировали, что мы больше не признаем их рыбами (четвероногие).
Одним из примеров живой рыбы, которая ходит, является илистый прыгун (из семейства Oxudercidae). Эти рыбы живут в мангровых болотах и приливных отмелях и используют свои грудные плавники, чтобы ходить по суше. Эти плавники помогают им убегать от водных хищников, добывать пищу (они потребляют органический материал в грязи) и даже взаимодействовать друг с другом на суше, находя себе пару.
Другой пример — ходячий сом (Clarias batrachus), который использует свои грудные плавники для передвижения по суше, помогая ему выбраться из пересыхающих водоемов и найти новые места обитания.
Маленький скат (Leucoraja erinacea) — хрящевая рыба, относящаяся к скатам и акулам (в отличие от костистых рыб, включая саркоптеригий). Это еще одна рыба, которая «ходит» под водой на плавниках, похожих на ноги, имитируя движения наземных животных.
Маленький скат представляет большой интерес для ученых, изучающих эволюцию передвижения, потому что он развил ходьбу на основе плавников независимо от саркоптеригов. Однако до сих пор генетику ходьбы маленького ската было трудно изучить из-за отсутствия качественных данных.
Это изменилось недавно, когда исследователи из Сеула и Нью-Йорка использовали передовые технологии для создания высококачественной сборки генома маленького ската. Ученые обнаружили, что он использует только десять мышц для ходьбы с помощью плавников, в то время как четвероногие обычно используют 50 мышц для движения конечностей.
Большой вопрос об эволюции позвоночных: какие гены важны для развития мышц, позволяющих ходить? Чтобы выяснить это, ученые изучили, какие гены были активны в нервах, которые контролируют мышцы конечностей (двигательные нервы) у мыши, курицы и маленького ската.
Они обнаружили аналогичные паттерны экспрессии генов в двигательных нервах, которые помогают этим мышцам функционировать. Таким образом, ходячие рыбы могли пройти несколько разных эволюционных путей, но это недавнее исследование предполагает общий генетический механизм.
К концу триасового периода, примерно 201 миллион лет назад, и динозавры, и млекопитающие развили отличные способности к бегу. Люди усовершенствовали эти двигательные способности, развивая многочисленные приспособления, которые делают нас одним из самых эффективных и способных к бегу видов на планете.
Эти приспособления включают пружинистое ахиллово сухожилие, которое помогает накапливать энергию, длинный шаг и сбалансированный центр тяжести, а также потоотделение для охлаждения. Эти приспособления позволяют нам бегать на длинные дистанции с большой выносливостью, хотя и на низкой скорости.
Наши предки использовали бег для охоты , спасения от хищников и поиска пищи. Он сформировал нашу анатомию, физиологию и культуру. И многие исследования показывают , что ходьба и бег имеют решающее значение для нашего благополучия и физического здоровья.
Пройден долгий путь от появления ходьбы у наших рыбоподобных предков, которые первыми колонизировали сушу. Но ходьба и бег остаются центральной частью нашей жизни и нашего эволюционного успеха.
