Une nouvelle analyse des os et des muscles d’anciens poissons donne de nouveaux indices sur l’évolution de l’épaule chez les animaux, y compris chez nous.
La ceinture scapulaire – la configuration des os et des muscle tissue qui chez l’homme soutiennent le mouvement des bras – est un exemple classique de « nouveauté » évolutive. C’est là qu’apparaît une nouvelle caractéristique anatomique sans précurseur évident où il n’y a pas de preuve fumante de quelle caractéristique en a clairement conduit à une autre.
La nouvelle recherche, qui rassemble une gamme de techniques d’investigation évolutive, notamment les fossiles, la biologie du développement et l’anatomie comparée, suggère une nouvelle façon d’examiner l’évolution de caractéristiques anatomiques majeures telles que les épaules.
Les résultats de l’étude, dirigée par le Dr Martin Brazeau de l’Imperial Higher education de Londres et des chercheurs du All-natural Heritage Museum, sont publiés aujourd’hui dans Mother nature.
Une théorie sur l’origine de l’épaule est qu’elle fait partie de la façon dont les nageoires se forment par paires de chaque côté du corps du poisson, dont l’évolution a permis au poisson de mieux contrôler sa nage et a finalement stimulé son passage de l’eau à la terre. L’hypothèse de l’« arc branchial » suggère que ces nageoires ont évolué à partir des « boucles » osseuses qui soutiennent les branchies, qui formaient également l’épaule. Cependant, il a été difficile de rassembler des preuves de cette hypothèse, car les caractéristiques sont rarement préservées dans les fossiles.
Une théorie différente sur la formation des nageoires, l’hypothèse du « pli des nageoires », suggère que les précurseurs des nageoires appariées ont plutôt évolué à partir d’une ligne musculaire située sur les flancs du poisson. Cette théorie a reçu de nombreuses preuves au cours des 150 années qui se sont écoulées depuis que les deux ont été proposées, mais elle ne peut pas expliquer remark la ceinture scapulaire associée a évolué.
Maintenant, en réanalysant un ancien crâne de poisson fossile peu après l’émergence de la ceinture scapulaire, aux côtés d’autres éléments de preuve, l’équipe suggère que la vérité pourrait résider dans une edition modifiée de l’hypothèse de l’arc branchial qui la réconcilie avec l’hypothèse du pli des nageoires.
Le fossile que l’équipe a examiné est un placoderme, de l’espèce Kolymaspis sibirica, qui vivait il y a approximativement 407 hundreds of thousands d’années et figurait parmi les premiers poissons à mâchoires. Le fossile possède un boîtier cérébral bien conservé : les functions internes dures du crâne qui enregistrent les empreintes et d’autres caractéristiques du cerveau.
Le Dr Brazeau s’est rendu compte que malgré la préservation médiocre ou absente des arcs branchiaux dans ces fossiles, des preuves de leur existence pourraient être bien préservées dans le cerveau : la « boîte » cartilagineuse ou osseuse qui entoure le cerveau et soutient les buildings sensorielles comme les yeux et les oreilles.. Le cas cérébral montrait une curieuse articulation tête-épaule mise en évidence par la configuration des muscular tissues et des vaisseaux sanguins.
En comparant cette caractéristique du fossile de poisson à mâchoires avec les caractéristiques du cerveau de leurs précurseurs, les poissons sans mâchoire, lui et son équipe ont découvert de nouvelles façons de comparer les deux. Ils ont découvert que l’articulation tête-épaule inhabituelle présente des similitudes avec les arcs branchiaux des poissons antérieurs, ce qui suggère que ce sont ceux-ci qui ont été retenus et incorporés dans la development de l’épaule à un stade précoce.
Alors que la plupart des poissons sans mâchoires ont 5 à 20 arcs branchiaux, les poissons avec mâchoires n’en ont presque jamais furthermore de cinq. En combinant cela avec les nouvelles preuves d’un cas cérébral, l’équipe suggère que le sixième arc branchial a été incorporé à l’épaule, devenant ainsi une frontière cruciale séparant la tête du corps. Curieusement, l’apport sanguin aux nageoires des poissons sans mâchoire émerge entre le sixième et le septième arc branchial.
Le Dr Brazeau, du Département des sciences de la vie de l’Impérial, a déclaré : « Les arcs branchiaux semblent avoir été impliqués dans la séparation précoce de la tête et du corps through l’épaule. Mais nous n’avons plus d’arcades branchiales – bien que l’épaule ait été modelée. sur eux, ils n’ont pas besoin d’être encore là aujourd’hui.
« Cela concorde avec certaines études antérieures qui ont montré que les muscle groups peuvent rester très stables, tandis que les os spécifiques qui les soutiennent prennent progressivement le relais les uns des autres. Les arcs branchiaux ont peut-être joué leur rôle et ont été remplacés à mesure que l’épaule prenait une nouvelle configuration, y compris soutenir des choses comme notre cou.
Cette découverte signifie également qu’il n’est pas nécessaire que ce soit l’un ou l’autre en termes d’évolution des nageoires appariées. Le Dr Brazeau a ajouté : « Notre étude montre à quel issue les deux théories ont du mérite sans accepter l’une ou l’autre en bloc. Au lieu de cela, nous pouvons rationaliser les domaines qui se chevauchent. »
Le Dr Zerina Johnson, chercheuse au Musée d’histoire naturelle, ajoute : « L’équipe se concentrera ensuite sur des spécimens de la collection de poissons fossiles du Musée d’histoire naturelle. Cela inclura des poissons sans mâchoires qui ont des nageoires mais n’ont pas de ceinture scapulaire distincte.
« Nous traitons actuellement plusieurs gigaoctets de données et j’ai hâte de voir ce que ces spécimens importants de la assortment ajouteront à l’histoire. »
