Betapa Tiny Fish Dapat Memberitahu Kami Tentang Bagaimana Manusia Berdiri Tegak

Anda akan berpikir bahwa lompatan maju ke depan dalam pemahaman kita tentang gerak manusia akan datang dari mempelajari kaki. Namun para ilmuwan telah menemukan petunjuk baru yang mengejutkan tentang asal-usul bipedalisme manusia pada ikan ukuran kelingking yang biasa.

Dari Kisah Ini

Ikan Batin Anda

Menganalisis DNA dari stickleback threespine, para peneliti yang dipimpin oleh David Kingsley, seorang ahli biologi di Stanford University, mengidentifikasi apa yang disebut penambah genetik, sejenis tombol pengatur volume yang bekerja selama pengembangan tubuh untuk membantu memahat lempeng bertulang yang menyelimuti stickleback tersebut. pengganti timbangan. Enhancer memodulasi pelepasan protein terkait tulang yang dikenal sebagai GDF6, memutarnya ke atas atau ke bawah untuk mengubah lempeng agar sesuai dengan pengaturan ikan. Untuk stickleback laut yang hidup di perairan terbuka dengan banyak predator bergigi, penambah melepaskan protein GDF6 yang cukup untuk membantu membangun pelat pelindung yang besar dan kuat. Tetapi stickleback air tawar melakukan yang lebih baik untuk melesat dan bersembunyi, dan dengan demikian, melalui pemutaran pelepasan protein yang digerakkan oleh penambah, ikan-ikan itu berakhir dengan piring yang lebih ramping dan lebih lentur.

Respons toggler genetik bervariasi dari satu pengaturan ke pengaturan berikutnya, sementara targetnya — protein bata-dan-mortar — tetap sama, memberikan evolusi fleksibilitas yang cukup besar. “Ini adalah mekanisme yang bagus untuk mengembangkan sifat-sifat yang Anda lihat digunakan berulang kali, ” kata Kingsley.

Ketika para peneliti mengeksplorasi peran protein GDF6 dan peningkatnya dalam membentuk tulang mamalia, termasuk simpanse, kerabat genetik terdekat kami, mereka menemukan penambah yang memengaruhi perkembangan anggota tubuh belakang tetapi tidak untuk kaki depan. Dampak terbesar gen adalah pada panjang dan kelengkungan jari kaki. Namun, dalam DNA manusia, penambah itu dihapus.

Perubahan genetik tunggal itu dapat membantu menjelaskan perbedaan penting antara kaki simpanse dan kaki kita sendiri — dan bagaimana nenek moyang kita memperoleh kekuatan untuk bangkit dan berjalan dengan dua kaki. Jari-jari kaki simpanse panjang dan melebar, dan jari jempolnya menarik keluar dari jari-jari lainnya seperti ibu jari: kaki yang dapat diatur yang dirancang untuk memanjat dengan cepat. Sebaliknya, di kaki manusia, telapak kaki diperbesar sementara tulang jempol kaki menebal dan sejajar dengan jari kaki lainnya, yang sekarang sudah diramalkan: Ini adalah platform kokoh, yang mampu menopang beban bergerak yang lurus.

Selain menunjukkan bahwa jempol kaki kita layak mendapatkan lebih banyak rasa hormat daripada yang kita ketahui, temuan baru ini menunjukkan bahwa perubahan kecil dalam DNA dapat memiliki dampak evolusi yang mendalam, dan bahwa alam adalah pendaur ulang dan seniman kolase yang tak kenal lelah, mencampur dan mencocokkan beberapa teknik favorit untuk menghasilkan keragaman bentuk yang tampaknya tidak berdasar.

“Sejarah kita bersama dengan ikan, ” kata Neil Shubin, penulis Your Inner Fish dan ahli paleontologi, “menjadikannya arena yang luar biasa untuk menjelajahi dasar-dasar tubuh kita sendiri.”

Berlangganan majalah Smithsonian sekarang hanya dengan $ 12

Kisah ini adalah pilihan dari majalah Smithsonian edisi April