大约在4亿年前的泥盆纪，从鱼鳍进化出具有功能的趾。这种形态上的转变使脊椎动物离开了水而征服了陆地，并产生了所有的四足动物或四足动物——这一进化谱系包括所有的两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物(包括人类)。自19世纪以来，一些基于化石和胚胎的理论被提出，试图解释这种转变是如何展开的。然而，拥有手指的手究竟是如何从鱼鳍进化而来的，仍然不得而知。
来自德国康斯坦茨大学、澳大利亚麦考瑞大学和意大利那不勒斯Stazione Zoologica Anton Dohrn的生物学家组成的国际研究小组，通过研究澳大利亚肺鱼(新角龙)的胚胎，确定了四肢是如何从鳍进化而来的。澳大利亚肺鱼是四足动物中最接近现存的鱼类，通常被认为是一种“活化石”，
杏耀平台的价值观 ，因为它仍然很像最早的四足脊椎动物开始在陆地上行走时的鱼类。因此，肺鱼的鳍比现存的任何鱼类都能更好地为研究鳍向四肢的进化过渡提供参考。
该小组的研究报告发表在最新一期的《科学进展》上，杏耀资金研究表明肺鱼的鳍上存在着原始的手，但同时表明，具有手指的独特四肢解剖结构只是在四足动物的兴起时期通过胚胎发育的变化才进化出来的。
胚胎发育的见解:肢体“建筑师”基因
为了解决进化过程中四肢是如何从鳍中进化出来的这一难题，研究人员把重点放在了胚胎发育上。该研究的第一作者、康斯坦茨大学进化生物学小组的助理教授Joost Woltering博士解释说:“在胚胎发生过程中，一组‘建筑师’基因将一组无定形的前体细胞塑造成完全成熟的肢体。”同样的“建筑师”基因也推动鳍的发展。然而，由于这些基因的活动发生了进化变化，鱼的发育过程产生了鳍，四足动物产生了四肢。
为了比较鳍和四肢的这一过程，研究小组研究了澳大利亚肺鱼胚胎中的这种“建筑师”基因。Woltering解释道:“令人惊讶的是，我们发现指定四肢手的基因(hoxa13)在肺鱼鳍的一个相似的骨骼区域被激活。”重要的是，这一区域从未在其他与四足动物亲缘更远的鱼类的鳍上被观察到。“这一发现清楚地表明，陆地动物的祖先已经有了原始的手。”
发展模式:差异与相似
肺鱼的“手”，尽管有现代遗传特征，但在解剖学上与四足动物的手只有部分相似，因为它没有手指或脚趾。了解这种差异的遗传基础的研究小组分析了额外的基因与数字的形成有关,发现一个基因重要的手指和脚趾的形成(hoxd13——“基因”姐姐上述hoxa13)似乎是开启不同的鳍。
在四足动物肢体发育过程中，hoxd13基因是动态开启的。它首先在发育中的小指被激活，然后在未来的手一直向拇指扩展。这个过程协调了所有五个手指的正确形状。虽然Joost Woltering的团队在肺鱼鳍上观察到该基因的类似激活模式，但它并没有显示这种扩张，而是仅在鳍的一半上保持激活。在肺鱼鳍中，这些基因仍然是活跃的，但在hoxd13被激活的区域的另一边。
旧的假设-未来的方向
“所有这一切都表明，虽然肺鱼的鳍出人意料地与四足动物有共同的原始手，但我们祖先的鳍也需要一个进化的‘点睛之笔’来产生四肢。”从这个意义上说，手似乎是首先出现的，只是在进化过程中，在后来的进化过程中被补充成手指。”Woltering说。第一影响力的关于四肢的进化假说提出了20世纪早期的古生物学家托马斯·Westoll和威廉•格雷戈里和在1980年代著名的由尼尔·舒宾开发进一步假设,手指和脚趾出现一侧通过扩张的骨骼元素鳍的四足动物的祖先。这个推测的鳍元素的扩展正好与研究小组在肺鱼鳍和四足动物四肢之间的手指基因扩展中发现的差异相吻合。该团队对肺鱼鳍中肢体“建筑师”基因的激活和失活的观察，因此为这个经典的转换模型提供了支持证据。
在未来,要完全理解是什么导致这一领域扩张,使我们的四肢,所以不同于鱼的鳍,研究人员计划进行进一步分析鳍和四肢的发展,使用肺鱼但也更现代的丽鱼科鱼等鱼类胚胎更容易使用CRISPR等技术进行调查。Woltering总结道:“为了完整地了解几亿年前爬行到陆地上的鱼类祖先所发生的事情，杏耀平台我们真的要依靠现在存活的物种来了解它们的胚胎是如何如此不同地长出鳍和四肢的。”
