哈佛科学家将鳍到肢体进化中的点连接

Stephanie Pierce探索哈佛自然历史博物馆内的Tetrapod Fossils系列。Kris Snibbe / Harvard员工摄影师

大约4亿年前，脊椎动物首先开始从原始海上爬到土地上。上周，由于尖端的数学分析技术，全球研究团队发现了进化的关键阶段是如何实现的。5月8日在科学推进中，论文欺骗了关于那些海住生物鳍变成的信息如何成为干旱土地上生命的专业肢体。

“所有肢体用手和脚和手指和手指和脚趾的动物都来自动物的动物，这些动物从翅片里生活在水中的鱼类，”斯蒂芬西E. Pierce，Cernermic和进化生物学和策展人副教授哈佛博物馆比较词学博物馆（MCZ）的脊椎动物古生物学。“一个大的谜题是，这是怎么发生的？”

与Lead Authers Borja Esteve-Altava和John Hutchinson合作，在伦敦的皇家兽医学院，皮尔斯和她的同事呈现出可能解释的新研究。虽然古生物学家已经积累了这种特殊的进化变革的丰富化石证据，但只有当团队通过一个名为解剖网络分析（Anna）的创新技术审查了它的明确模式，才会出现。安娜于2015年创建的生物和生物医学研究，涉及对象之间的成对关系的结构。基于图表理论，基本上比较了对象之间的连接和关系 - 在这种情况下，翅片和肢体骨骼的僵化遗体 - 出现的模式。

随着Tetrapod的演变，肢体结构变得更简单，更模块化。换句话说，其中鳍骨倾向于在许多方向上广泛互连，肢体中的骨骼倾向于将端部连接到末端，或“在弦中”，因为皮尔斯放置它。“所以一根骨头在它之前和骨头之前连接到骨骼。手指完美地表现出来。“

然而，皮尔斯补充说：“虽然我们在骨骼接触方面的复杂性降低了，但这并不意味着肢体本身并没有做有趣的事情。”

特别是，随着肢体变得更简单，它们也变得更加模块化，每个肢体在人类中开发什么，将是上臂，前臂，手和手指。这种模块化可能允许增加专业化。例如，在人类中，它将解释对接拇指的发展，而相同的模块化单元的不同专业 - 手指 - 在一个蝙蝠中演变为翼的长，轻的骨头。

对于从水的相对重力环境中出现的生物，以更具不同而复杂的露天景观，这种解剖灵活性至关重要。“一旦他们从水中带到土地上，就可以允许Tetrapod的结构组合在一起，以适应所有新的和未开发的陆地位于他们，”刺穿。

下一步（双关语）是要了解这些改变如何允许陆地的四面体走路，一个问题刺穿目前正在与他人合作。“我们正在通过鱼/四面鳕州的电脑仿真模型进行，以了解骨架和肌肉的骨骼如何变化以及机器上的影响，”皮尔斯说。她解释说，鱼的肌肉比陆地动物的肌肉更加不等。由于来自水的Tetrapods，“骨架变得简化，但肌肉组织可以更加复杂地处理引力的力量。”

对于皮尔斯，谁是MCZ的脊椎动物古生物学的第一个女性策展人，研究团队的化妆几乎是突破性的。该研究主要由欧盟地平线2020的研究和创新计划提供资金，通过MarieSkłodowska-Curie奖学金为Esteve-Altava。Esteve-Altava（现在在西班牙巴塞罗那的进化生物学研究所）来到MCZ系列中的哈佛到代码标本，而该团队的其他部分 - 包括纽约工业大学纽约工业大学的JuliaMolnar，从霍华德大学以及奥克兰大学的彼得约翰斯顿 - 从世界各地带来专业知识和经验。

“科学正变得更加合作，更加佩戴，”皮尔斯说。

出版物：Borja Esteve-Altava，等，“从鳍片到四肢的肺部和盆腔网络解剖学的进化并行性，”科学推进2019年5月8日：卷。 5，不。 5，eaau7459; DOI：10.1126 / sciadv.aau7459