Våra förfäders övergång ur vattnet och ut på landet var ett avgörande ögonblick i evolutionen. Böjs inte längre av vatten, tidiga tetrapoder (djur med fyra lemmar) var tvungna att övervinna gravitationen för att kunna röra sina kroppar. Exakt hur dessa tidiga pionjärer först utvecklade den grundläggande förmågan att gå har fascinerat forskare i många år.

Fossila upptäckter kan berätta för oss hur och när ryggradsdjur utvecklade de fysiska egenskaper som behövdes för att flytta in på land. Men ny forskning publicerad i tidskriften Cell tyder på att de neurala kretsar som behövdes för att gå förmodligen existerade långt innan de faktiska benen utvecklades. Eftersom landbaserade djur och fiskar delar samma kretsar idag, deras sista gemensamma förfader – en uråldrig fisk som fanns för 420 m år sedan – hade förmodligen också den kretsen och använde den för att röra sig under vattnet.

Vi har redan en någorlunda god uppfattning om när fiskar utvecklades till landbaserade tetrapoder eftersom fossilregistret dokumenterar sekvensen av förändringar i deras kroppar. Ett av de mest ikoniska exemplaren är Tiktaalik , ett "övergångs" fossil som dateras till cirka 375 miljoner år sedan.

Tiktaalik är speciell, för även om den behåller många fiskliknande egenskaper, den har också handledsben, vilket tyder på att den kunde stödja sig på sina främre extremiteter. Fossiler från stenar äldre än Tiktaalik saknar dessa handledsben, och är i allmänhet mer fiskliknande. Fossiler från yngre bergarter inkluderar mer tetrapod-liknande arter, med distinkta siffror och lemmar.

Men den nya forskningen från New York University i USA tyder på att fiskar behövde mer än bara ben för att lära sig gå, och i själva verket utvecklade de involverade neurala kretsarna mycket tidigare. Forskarna kom fram till denna slutsats genom att studera små skridskor, fiskar som rör sig längs havsbotten genom att flytta sina bakfenor i ett vänster-högermönster, lika mycket som vi skulle röra på benen när vi gick.

Forskarna fann att de nervkretsar som små skridskor använder för sin alternerande fenrörelse är desamma som de möss och andra fyrbenta djur använder för lemrörelser. Vad mer, denna krets produceras av liknande gener.

Tänk före materia

Eftersom det är osannolikt att samma krets har utvecklats två gånger, detta antyder att samma gener och nervbanor som finns i tetrapoder och skridskor fanns i deras senaste gemensamma förfader, för cirka 420 miljoner år sedan. Detta är långt innan de tidigaste fossila bevisen för fyrfotsdjur, vilket betyder att kretsarna som är involverade i att gå först utvecklades miljontals år innan ben eller fötter först dök upp.

Skridskor är inte den enda vandrande fisken som fortfarande finns idag. Faktiskt, det är fiskar som är mindre anpassade för livet utanför vattnet som rör sig på ett sätt som mest liknar att gå, där den ena delen är placerad framför den andra. Blinda grottfiskar faller in i denna grupp, använder sina fenor för att gå på flodbädden och för att klättra i vattenfall. Lungfisk, som rör sig något slumpmässigt på land, verkar också använda sina fenor i ett alternerande mönster för att driva sig själva längs sedimentytan när de är i vatten.

Forskare har också observerat hur modern fisk rör sig över land, utan flythjälp från vattnet. Självklara val för sådana studier är fiskar som kan röra sig på land, och gör det regelbundet i naturen. Mudskippers, till exempel, rör sig genom att använda frambenen som kryckor för att driva sig själva framåt. Lungfisk, å andra sidan, tenderar att förankra huvudet och fälla resten av kroppen framåt, som ibland kan lämna efter sig märken som ser ut som fotspår.

Den nya forskningen är en viktig påminnelse om att hur bra våra fossilregister än är, den kan bara visa oss formen eller anatomin hos en organism. Det genetiska, neural, och beteendeegenskaper som avgör vad ett djur gör är i slutändan drivkrafterna för den anatomin. Länkarna mellan levande djur kan ofta säga oss så mycket, om inte mer, om våra förfäder som fossiliserade ben och fotspår.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.