Man könnte meinen, dass der jüngste Fortschritt in unserem Verständnis der menschlichen Fortbewegung aus dem Studium der Füße resultieren würde. Dennoch haben Wissenschaftler einen überraschenden neuen Hinweis auf die Ursprünge des menschlichen Zweibeinertums bei einem alltäglichen Fisch in Pinkie-Größe gefunden.
Aus dieser Geschichte
Dein Innerer Fisch
KaufenDie von David Kingsley, einem Biologen an der Stanford University, angeführten Forscher analysierten die DNA des Dreistachligen Stichbeins und identifizierten einen sogenannten genetischen Verstärker, eine Art Lautstärkeregler, der während der Körperentwicklung dazu beiträgt, die Knochenplatten zu formen, in die der Stichrücken getaucht ist anstelle von Skalen. Der Enhancer moduliert die Freisetzung eines knochenverwandten Proteins, das als GDF6 bekannt ist, und dreht es nach oben oder unten, um die Platten an die Umgebung des Fisches anzupassen. Für marine Stichlinge, die im offenen Wasser mit einer Vielzahl von Zahnraubtieren leben, spinnt der Enhancer genug GDF6-Protein aus, um beim Aufbau kräftiger Schutzplatten zu helfen. Aber Süßwasser-Stichlinge können besser abspringen und sich verstecken, und so erhalten diese Fische durch ein verbessertes Drehen der Proteinfreisetzung schlankere und geschmeidigere Teller.
Die Reaktion eines genetischen Togglers variiert von einer Einstellung zur nächsten, während sein Ziel - die Brick-and-Mortar-Proteine - gleich bleibt, was der Evolution eine beträchtliche Flexibilität verleiht. "Es ist ein so guter Mechanismus für die Entwicklung von Eigenschaften, dass man sieht, dass er immer wieder verwendet wird", sagt Kingsley.
Als die Forscher die Rolle des GDF6-Proteins und seiner Enhancer bei der Formung der Knochen von Säugetieren untersuchten, einschließlich des Schimpansen, unserem nächsten genetischen Verwandten, fanden sie einen Enhancer, der die Entwicklung der hinteren Gliedmaßen, aber nicht der Vorderbeine beeinflusste. Der größte Einfluss des Gens war auf die Länge und Krümmung der Zehen. In menschlicher DNA wurde der Enhancer jedoch deletiert.
Diese einzige genetische Veränderung könnte dazu beitragen, wichtige Unterschiede zwischen einem Schimpansenfuß und unserem zu erklären - und wie unsere Vorfahren die Kraft erlangten, sich zu erheben und auf zwei Beinen zu gehen. Die Zehen eines Schimpansen sind lang und gespreizt, und sein Großzehenäquivalent löst sich wie ein Daumen von den anderen Ziffern: ein Greiffuß, der für schnelles Klettern entwickelt wurde. Im Gegensatz dazu ist beim menschlichen Fuß die Sohle vergrößert, während der Knochen des großen Zehs verdickt und auf die anderen, jetzt verkürzten Zehen ausgerichtet ist: Dies ist eine stabile Plattform, die eine aufrechte Last in Bewegung tragen kann.
Abgesehen davon, dass unser großer Zeh weitaus mehr Respekt verdient, als die meisten von uns wissen, zeigt die neue Entdeckung, dass geringfügige Veränderungen in der DNA tiefgreifende evolutionäre Auswirkungen haben können und dass die Natur ein unermüdlicher Recycler und Collagekünstler ist, der einige Lieblingstechniken mischt und kombiniert eine scheinbar bodenlose Formenvielfalt zu erzeugen.
"Unsere gemeinsame Geschichte mit Fischen", sagt Neil Shubin, Autor von Your Inner Fish und Paläontologe, "macht sie zu einem wunderbaren Schauplatz für die Erforschung der Grundlagen unseres eigenen Körpers."
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Diese Geschichte ist eine Auswahl aus der April-Ausgabe des Smithsonian-Magazins
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