לפני האבולוציה של רגליים מסנפירים, השלד הצירי -; כולל עצמות הראש, הצוואר, הגב והצלעות -; כבר עבר שינויים שבסופו של דבר יעזרו לאבותינו לתמוך בגופם ללכת על היבשה. צוות מחקר הכולל ביולוג של פן סטייט השלים שחזור חדש של השלד של טיקטאליק, הדג המאובן בן ה-375 מיליון שנה שהוא אחד מקרובי המשפחה הקרובים ביותר לבעלי חוליות גפיים. השחזור החדש מראה שצלעות הדג כנראה מחוברות לאגן שלו, חידוש שנחשב חיוני לתמיכה בגוף ולהתפתחות בסופו של דבר של הליכה.
מאמר המתאר את השחזור החדש, שהשתמש בטומוגרפיה ממוחשבת (מיקרו-CT) כדי לסרוק את המאובן ולחשוף חוליות וצלעות של הדגים שהיו מוסתרים בעבר מתחת לסלע, הופיע ב-2 באפריל בכתב העת הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים.
Tiktaalik התגלה בשנת 2004, אך חלקים מרכזיים בשלד שלו לא היו ידועים. סריקות מיקרו-CT חדשות אלה ברזולוציה גבוהה מראות לנו את החוליות והצלעות של טיקטאליק ומאפשרות לנו לבצע שחזור מלא של השלד שלו, שהוא חיוני להבנת איך הוא נע בעולם".
טום סטיוארט, עוזר פרופסור לביולוגיה במכללת אברלי למדע בפן סטייט ואחד ממנהיגי צוות המחקר
בניגוד לרוב הדגים, להם חוליות וצלעות זהות לכל אורך הגזע, השלדים הציריים של בעלי חוליות גפיים מראים הבדלים דרמטיים בחוליות ובצלעות מאזור הראש לאזור הזנב. האבולוציה של אזורייזציה זו אפשרה ביצוע של פונקציות מיוחדות, שאחת מהן הייתה חיבור מכני בין הצלעות באזור הקודש לאגן שאיפשר תמיכה של הגוף על ידי הגפיים האחוריות.
סנפירי האגן של דגים קשורים מבחינה אבולוציונית לגפיים האחוריות אצל טטרפודים -; חולייתנים בעלי ארבע גפיים, כולל בני אדם. בדגים, סנפירי האגן ועצמות חגורת האגן קטנות יחסית וצפות בחופשיות בגוף. לאבולוציה של ההליכה, הסבירו החוקרים, הגפיים האחוריות והאגן הפכו גדולים הרבה יותר ויצרו חיבור לעמוד החוליה כדרך לחיזוק הכוחות הקשורים לתמיכה בגוף.
"טיקטאליק יוצא מן הכלל מכיוון שהוא נותן לנו הצצה אל המעבר האבולוציוני הגדול הזה", אמר סטיוארט. "על פני כל השלד שלו, אנו רואים שילוב של תכונות האופייניות לדגים ולחיים במים וכן תכונות שרואים בבעלי חיים ביבשה".
התיאור המקורי של טיקטאליק התמקד בחלק הקדמי של השלד. מאובנים הוכנו בקפידה כדי להסיר את מטריצת הסלע שמסביב ולחשוף את הגולגולת, חגורת הכתפיים וסנפירי החזה. הצלעות באזור זה היו גדולות ומורחבות, מה שמרמז שאולי הן תמכו בגוף בצורה כלשהי, אך לא היה ברור בדיוק כיצד הן היו מתפקדות. בשנת 2014, גם אגן הדג, שהתגלה באותו מיקום כמו שאר השלד, נוקה ממטריצה ותואר.
"ממחקרים קודמים, ידענו שהאגן גדול, והייתה לנו תחושה שגם הסנפירים האחוריים גדולים, אבל עד עכשיו לא יכולנו לומר אם או איך האגן קיים אינטראקציה עם השלד הצירי", אמר סטיוארט. "השחזור הזה מראה, לראשונה, איך הכל משתלב ביחד ונותן לנו רמזים כיצד ההליכה עשויה להתפתח לראשונה".
החוקרים הסבירו שבניגוד לירכיים שלנו, שבהן העצמות שלנו משתלבות בחוזקה זו לזו, הקשר בין האגן והשלד הצירי של Tiktaalik היה כנראה חיבור של רקמה רכה עשויה מרצועות.
"לטיקטאליק היו צלעות מיוחדות שהיו מחוברות לאגן באמצעות רצועה", אמר סטיוארט. "זה מדהים באמת. ליצור הזה יש כל כך הרבה תכונות -; זוג גדול של תוספות אחוריות, אגן גדול וחיבור בין האגן לשלד הצירי -; שהיו המפתח למקור ההליכה. ובעוד שטיקטאליק כנראה לא הלך על פניו קרקע, הוא בהחלט עשה משהו חדש. זה היה דג שכנראה יכול היה להישען את עצמו ולדחוף עם הסנפיר האחורי שלו."
השחזור החדש של השלד שופך אור גם על התמחויות לתנועת ראש בטיקטאליק ופרטים חדשים על אנטומיית סנפיר האגן של הדג.
"זה מדהים לראות את השלד של טיקטאליק נלכד בפירוט כה מלא", אמר ניל שובין, פרופסור שירות מצטיין רוברט ר. בנסלי לביולוגיה ואנטומיה של אורגניזמים באוניברסיטת שיקגו ואחד ממחברי המאמר. "מחקר זה מכין את הבמה לאלו שחוקרים כיצד החיה נעה וקיימת אינטראקציה עם הסביבה שלה לפני 375 מיליון שנים."
בנוסף לסטיוארט ושובין, צוות המחקר כולל את ג'סטין ב' למברג, אמילי ג'יי הילאן ואייזק מגאלנס באוניברסיטת שיקגו, ואדוארד ב' דאשילר באקדמיה למדעי הטבע של אוניברסיטת דרקסל.
תמיכה מקרן ברינסון, החטיבה למדעי הביולוגיה של אוניברסיטת שיקגו, תורמת אנונימית לאקדמיה למדעי הטבע של אוניברסיטת דרקסל, והקרן הלאומית למדע של ארה"ב מימנו את המחקר הזה. עבודת השדה התאפשרה על ידי פרויקט המדף היבשתי של הקוטב של משאבי טבע, קנדה; המחלקה למורשת ותרבות, נונבוט; הכפרים של Resolute Bay ו-Grise Fiord של Nunavut; והאיוויק ציידים והמלכדים של גריס פיורד.
