Evrimi tasvir eden çizimler erken dönem omurgalı canlıların kol ve bacaklarını ilk kez sudan karaya çıktıktan sonra geliştirdiklerini betimler. Ancak yeni bulgular, bazı yürüyebilen canlıların suyun altında kalmış olabileceklerini ve bu canlıların bugün okyanus tabanında yürüyebilen torunları olduğunu işaret ediyor. Sonuçlar, Cell dergisinin 8 Şubat 2018 tarihli sayısında yayınlandı.

Çalışma, New York Üniversitesi Tıp Fakültesi Sinirbilim ve Fizyoloji Bölümü’nden gelişim sinirbilim uzmanı Jeremy Dasen tarafından yürütüldü. Dr. Dasen, yürüme yetisinin omurgalıların sudan karaya geçişi esnasında evrimleştiğini düşünüyor ve ekliyor: “Belirli balık türlerinin yürüyebiliyor olması bizi çok şaşırttı. Ayrıca bu balıkların kullandığı sinirsel ve genetik programlar evrimin üst basamaklarındaki diğer omurgalı canlılar ile neredeyse tamamen aynı, buna insanlar da dahil.”

Araştırmacılar, Türkçe’ de tırpana balığı (Leucoraja erinacea) olarak da bilinen bir tür balığın sinirsel gelişimine odaklandılar. Köpekbalıkları ve vatozlarla yakın akraba olan bu kıkırdaklı balıkların yüz milyonlarca yıl önce yaşamış atalarından çok az farklılaştığı ve en ilkel omurgalı canlılardan biri olduğu düşünülüyor.

Tırpana balıklarının 2 grup yüzgeçleri var: yüzmek için kullandıkları göğüs bölgesindeki yüzgeçler ve okyanus tabanında yürümek için kullandıkları daha küçük pelvis yüzgeçler. Önceki araştırmalar karada yürüyen hayvanların yaptıkları hareketlere oldukça benzer şekilde, bu balıkların da yürüme esnasında birbirini izleyen sağ-sol adım atma hareketlerinde bulunduklarını göstermişti.

Araştırmacılar bu çalışmalarında RNA dizilimi (İngilizce: RNA sequencing) denilen yöntemi kullanarak, bu balıkların motor nöronlarında (sinir hücrelerinde) ifade edilen gen havuzunu ortaya çıkardılar. Elde ettikleri sonuçlarla bu genlerin büyük çoğunluğunun tırpana balıkları ve memeliler arasında korunduğunu buldular. Buna ek olarak uzuvların bükülmesini ve doğrultulmasını düzenleyen kasları kontrol eden sinir hücresi alt tiplerinin, tırpana balığının motor nöronlarında da bulunduğunu keşfettiler. Dr. Dasen “Bu bulgular omurilikteki sinirlerin kasları ifade etme yeteneğini belirleyen genetik programın gerçekte milyonlarca yıl önce ortaya çıkmış olabileceğini gösteriyor” diyor ve devam ediyor “Yüzgece dayalı bu hareket, yürüme hareketleri ile aynı gelişim programını kullanıyor.”

Araştırmacılar ayrıca motor nöronlara bağlanan ve kasları harekete geçirmelerini söyleyen ara nöronların bulunduğu daha gelişmiş bir devreye de baktılar. Ara nöronlar, merkezi kalıp üreticileri (İngilizce: Central Pattern Generators, CPG) olarak adlandırılan devreye dahil olurlar ve farklı kasların harekete geçirilme sırasını belirleyerek hareket mekanizmasını kontrol ederler. Dasen yaklaşık 12 farklı tipteki bu ara nöronların da tırpana balıkları ile memeliler arasında evrimsel açıdan korunduğunu söylüyor.

Dasen’in ekibi motor nöronların diğer sınır hücresi tipleriyle nasıl bağlandığını ve nasıl düzenlendiğini anlamak için bu küçük tırpana balıklarını kullanmayı planlıyor. “Fareler veya civcivler gibi gelişmiş organizmalarda yürümeyi kontrol eden devrenin çalışması oldukça zor çünkü bu davranışın ortaya konmasını gerçekleştiren çok sayıda kas ve sinir hücresi tipleri var” diyen Dasen ve ekibi bu sebeple bu turun yürümeyi kontrol eden sinirleri ve nasıl geliştiklerini anlama yolunda faydalı bir model organizma olduğunu düşünüyor.

Yazının özgün metni: Cell Press. “Walking fish suggests locomotion control evolved much earlier than thought.” ScienceDaily. ScienceDaily, 8 February 2018. <www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180208120912.htm>.

Araştırmanın makalesi: Heekyung Jung, Myungin Baek, Kristen P. D’Elia, Catherine Boisvert, Peter D. Currie, Boon-Hui Tay, Byrappa Venkatesh, Stuart M. Brown, Adriana Heguy, David Schoppik, Jeremy S. Dasen. The Ancient Origins of Neural Substrates for Land Walking. Cell, 2018; 172 (4): 667 DOI: 10.1016/j.cell.2018.01.013

Görsel: B. Duygu Özpolat’ın izniyle, http://bduyguozpolat.org/