一種活化石魚正在讓研究人員一窺最終將導致我們手和腳的基因機制。根據一份新的報告，現代匙吻鱘Polyodon spathula（可能在2億年前進化而來）的鰭與所有四肢動物的肢體共享一種獨特的基因活動模式。
芝加哥大學和芝加哥菲爾德博物館的進化生物學家尼爾·舒賓說，這一發現告訴研究人員，肢體的形成需要很長時間。“這表明複雜的結構有一個歷史，它們是隨著時間推移組裝起來的——它們不是一蹴而就的，”他說。
匙吻鱘來自一個古老的魚類譜系，稱為輻鰭魚，其中包括小魚、鮭魚和其他常見魚類。大約4.15億年前，輻鰭魚從肉鰭魚類中分離出來——後者將分支成肺魚、兩棲動物，最終是哺乳動物。作為輻鰭魚的早期代表，匙吻鱘為了解其更“肉鰭”的前身是什麼樣子提供了一個視窗。
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舒賓和他在芝加哥大學的同事研究了匙吻鱘每個後鰭基部的肉質突起，每個突起都包含一個扇形骨骼陣列[見上方圖片]，該陣列對應於四肢動物（稱為四足動物）的腿骨。該團隊分析了這些區域中一組名為Hox的指示基因的活動，這些基因在所有已知動物的胚胎髮育過程中都很活躍。
Hox基因家族將胚胎分成一系列區域，每個區域將根據其特定的活性Hox基因組合變形為不同的身體部分，例如尾巴、腹部或頭部。
團隊成員兼進化生物學家馬庫斯·戴維斯說，四足動物在肢體發育後期（當它們的指/趾正在形成時）顯示出一種Hox活動模式，但現代輻鰭魚顯示出不同的模式，這讓研究人員想知道四足動物是如何形成它們自己的模式的。
令人驚訝的是，匙吻鱘的突起具有與四足動物肢體相同的Hox活動模式，這意味著現代輻鰭魚一定丟失了這種古老的基因程式，研究人員在今天《自然》雜誌線上發表的一篇論文中報告說。
舒賓說，這一結果與他的團隊去年發現的一種半魚半四足動物化石（名為提塔利克魚）相符，該化石在其鰭狀肢中具有掌狀骨骼結構。
英格蘭劍橋大學動物學博物館的脊椎動物古生物學家詹妮弗·克拉克說，Hox的發現解釋了提塔利克魚如何產生其複雜的肢體結構，並表明向四足動物的飛躍並沒有那麼大。“它使我們在理解從鰭到腳的轉變方面向前邁進了一大步，”她說。