Как рибите излязоха от водата и се превърнаха в хора

Когато стане въпрос за човешката еволюция, в мозъка ни изникват образи на шимпанзета, които скитат из древни гори, или пък на ранни хора, които се бият с вълнисти мамути и после ги рисуват по стените на пещерите.

Но ние, хората – заедно с мечките, гущерите, колибритата и тиранозавър рекс – всъщност сме риби със много здрави перки.

Може да звучи странно, но доказателствата са в нашите гени, анатомия и във вкаменелостите: ние принадлежим към група животни, наречени ръкоперки, но огромни количества еволюционни промени са повлияли на външния ни вид. Днес може да мислим за рибите като за опитни плувци, но всъщност те са развивали способността да „ходят“ поне пет пъти. Някои видове дърпат напред с помощта на добре развити предни перки, докато други „ходят“ по океанското дъно.

Нашият предшественик ръкоперката развива бели дробове и други механизми за дишане на въздух, костеливи крайници и по-силен гръбначен стълб, преди да се осмели да изпъпли на сушата. Това са „предварителни адаптации“ за живот извън водата.

Преходът е едно от най-значимите събития в еволюцията на гръбначните животни. Той може да е започнал като начин за бягство от хищници, но пейзажът, който нашите предци откриват, вече е бил богат на растения като мъхове, хвощи и папрати, както и членестоноги (многоножки), които са колонизирали земята преди милиони години.

Тиктаалик

Не сме сами

Ходенето се е развивало независимо няколко пъти при рибите, което го прави пример за еволюционна конвергенция (когато различни видове, независимо едни от други, развият подобни черти, като, например, крила при прилепите и при птиците). Еволюцията на ходенето при рибите обаче е рядка. Има повече от 30 000 вида риби, каквито ги познаваме днес (не в еволюционния смисъл), от които само шепа могат да „ходят“.

Ръкоперките се различават от другите видове по няколко важни начина. Например, нашите перки (крайниците ни) имат костни структури и мускули, които ни позволяват да се движим по сушата.

Смята се, че тази адаптация е била от решаващо значение за еволюцията на тетраподите (амфибии, бозайници, влечуги и птици) по време на преходa от водата към сушата в късния девонски период, преди около 375 милиона години. Много от гените, които участват във формирането на крайниците и пръстите при четириногите, също могат да бъдат открити в ръкоперките като двойнодишащите риби, например, което показва, че тези черти са се развили в нашия древен общ предшественик.

Не знаем кой точно вид е бил този предшественик, но вероятно е изглеждал подобен на целаканта, от който имаме богати вкаменелости и е т. нар. „жива вкаменелост“ (видове на десетки или стотици милиони години, които съществуват и днес), която обитава Западния Индийски океан и Индонезия.

Ходещите ръкоперки са или изчезнали, като Тиктаалик, или толкова високо еволюирали, че вече не ги разпознаваме като риби (тетраподи).

Един пример за жива риба, която ходи, е тинестият скачач (от семейство Oxudercidae). Те живеят в блата и заблатени равнини и използват гръдните си перки, за да се разхождат по сушата. Тези перки им помагат да избягат от водни хищници, да търсят храна (те консумират органичен материал в тинята) и дори да взаимодействат помежду си на сушата, като намират партньори.

Друг пример е ходещият сом (Clarias batrachus), който използва гръдните си перки, за да се придвижва над сушата, което му помага да избяга от пресъхващите езера и да намери нови местообитания.

Тинест скачач

Как са се развили гените, свързани с ходенето?

Малкият скат (Leucoraja erinacea) е хрущялна риба, родствена на скатовете и акулите (за разлика от костните риби, включително ръкоперките), която обаче също „ходи“ под водата с перки като крака, имитирайки движенията на наземните животни. Тя е от голям интерес за учените, които изследват еволюцията на придвижването, тъй като е развила това си придвижване независимо от саркоптеригиите. Досега обаче генетиката зад ходенето на ската беше трудна за изследване поради липса на качествени данни.

Това се промени наскоро, когато изследователи от Сеул и Ню Йорк използваха авангардна технология, за да конструират висококачествена картина на генома на малкия скат. Така те откриха, че той използва само десет мускула, за да ходи, докато тетраподите обикновено използват 50 мускула, за да движат крайниците си.

Голям въпрос относно еволюцията на гръбначните е: кои гени са важни за развитието на мускулите, които реализират ходенето? За да разбере, екипът разглежда кои гени са активни в нервите, които контролират мускулите на крайниците (моторните нерви) при мишки, пилета и малкия скат. И открива подобни модели на генна експресия в двигателните нерви, които помагат на тези мускули да функционират. Така че ходещите риби може да са поели по няколко различни еволюционни пътя, но това скорошно проучване предполага общ генетичен механизъм.

Хората еволюират като най-добрите пешеходци

До края на триаския период преди около 201 милиона години и динозаврите, и бозайниците вече разполагат с отлични способности за бягане. Хората усъвършенстват тези локомоторни възможности, развивайки многобройни адаптации, които ни правят един от най-ефективните и умели бягащи видове на планетата.

Тези адаптации включват подобно на пружина ахилесово сухожилие, което помага за съхраняването на енергия, дълга крачка и балансиран център на тежестта и изпотяване за охлаждане. Тези адаптации ни позволяват да бягаме на дълги разстояния с голяма издръжливост, макар и с бавни скорости.

Нашите предци използват бягането за лов, за защита от хищници и за търсене на храна. Така то оформя нашата анатомия, физиология и култура и много проучвания показват, че ходенето и бягането са от решаващо значение за физическото ни здраве и благополучие.

От началото на ходенето при нашите рибоподобни предци, които първи са колонизирали земята, е изминат дълъг път. Но ходенето и бягането остават централна част от нашия живот и еволюционен успех.