一种活化石鱼正在让研究人员一窥最终将导致我们手和脚的基因机制。根据一份新的报告，现代匙吻鲟Polyodon spathula（可能在2亿年前进化而来）的鳍与所有四肢动物的肢体共享一种独特的基因活动模式。
芝加哥大学和芝加哥菲尔德博物馆的进化生物学家尼尔·舒宾说，这一发现告诉研究人员，肢体的形成需要很长时间。“这表明复杂的结构有一个历史，它们是随着时间推移组装起来的——它们不是一蹴而就的，”他说。
匙吻鲟来自一个古老的鱼类谱系，称为辐鳍鱼，其中包括小鱼、鲑鱼和其他常见鱼类。大约4.15亿年前，辐鳍鱼从肉鳍鱼类中分离出来——后者将分支成肺鱼、两栖动物，最终是哺乳动物。作为辐鳍鱼的早期代表，匙吻鲟为了解其更“肉鳍”的前身是什么样子提供了一个窗口。
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舒宾和他在芝加哥大学的同事研究了匙吻鲟每个后鳍基部的肉质突起，每个突起都包含一个扇形骨骼阵列[见上方图片]，该阵列对应于四肢动物（称为四足动物）的腿骨。该团队分析了这些区域中一组名为Hox的指示基因的活动，这些基因在所有已知动物的胚胎发育过程中都很活跃。
Hox基因家族将胚胎分成一系列区域，每个区域将根据其特定的活性Hox基因组合变形为不同的身体部分，例如尾巴、腹部或头部。
团队成员兼进化生物学家马库斯·戴维斯说，四足动物在肢体发育后期（当它们的指/趾正在形成时）显示出一种Hox活动模式，但现代辐鳍鱼显示出不同的模式，这让研究人员想知道四足动物是如何形成它们自己的模式的。
令人惊讶的是，匙吻鲟的突起具有与四足动物肢体相同的Hox活动模式，这意味着现代辐鳍鱼一定丢失了这种古老的基因程序，研究人员在今天《自然》杂志在线发表的一篇论文中报告说。
舒宾说，这一结果与他的团队去年发现的一种半鱼半四足动物化石（名为提塔利克鱼）相符，该化石在其鳍状肢中具有掌状骨骼结构。
英格兰剑桥大学动物学博物馆的脊椎动物古生物学家詹妮弗·克拉克说，Hox的发现解释了提塔利克鱼如何产生其复杂的肢体结构，并表明向四足动物的飞跃并没有那么大。“它使我们在理解从鳍到脚的转变方面向前迈进了一大步，”她说。