Yaklaşık 395 milyon yıl önce, ilk tetrapod (dört ayaklı hayvan) su yaşamından ayrılarak karaya adım attı. Bu adım, kalça kemiklerinin alt kısmından (iskiyon) oluşan ağırlık taşıyan kalçaların ve ilion adı verilen omurgayla bağlantının da evrimini mümkün hâle getirdi.

Ne var ki, bu yapılar tetrapodların balık atalarında yoktu ve bu önemli geçişin nasıl gerçekleştiği de bilim insanlarının uzun zamandır merak ettiği bir konuydu. Evolution and Development'da 2013 yılında yayımlanan bir araştırma,  basit balık "kalçasından" ağırlık taşıyan karasal pelvise geçiş konusundaki eksik parçaları bir araya getirdi.

Yapılan araştırmalar, Panderichthys gibi antik bir balığa ait geçiş fosillerinde ve tetrapodlarda iskiyon denilen kalça kemiklerinin tamamen yeni bir yapı olarak görüldüğünü ortaya koyuyor. Örneğin, yaklaşık 380 milyon yıl önce yaşamış olan Panderichthys, baş ve uzuvlarda evrimsel geçiş karakterleri sergilemesine rağmen bir iskiyona sahip değildi.

Benzer şekilde, tetrapodların asetabulumunun (kalça kemiğinin bacak yuvası) yana doğru bakarken, balıkta ise arkaya doğru olmasıdır (aşağıdaki görselde görüldüğü üzere). Tetrapod geçişi, kalça ekleminin aniden yeniden şekillenmesini ve yeni bir yapının evrimleşmesini gerektirecekti --ki her ikisi de çok az ara gelişimle fosil kayıtlarında aniden ortaya çıkıyordu. 2013 yılında yayımlanan araştırmanın ekibi, bu geçişi açıklamak ve muhtemel cevaplar sunmak için günümüzde hayatta olan türlerin gelişimine göz attı. Bunun için de akciğerli balık ve aksolotllar (iki yaşamlılar grubundan bir semender türü) iyi birer örnekti. 

Akciğerli balık ve Aksolotllar

Balıklar ve tetrapodlar ile en yakın akraba olan akciğerli balık ve aksolotlların gelişimi, ikisi arasındaki farklılıklardan kaynaklı ve neyin, nasıl değiştiğine dair anlık bir görüntü sağlayarak evrimine bir ışık tutabilir.

Avustralya akciğer balığı, tetrapodmorf balık atalarımızla (bizimle aynı uzuv kemiklerine sahip bir balık) yakın akraba, yaşayan yüzgeçleri yana doğru olan bir balık türüdür. Bu balıklar ciltleri nemli tutulursa suyun dışında birkaç güne kadar yaşayabilirler. 

İsminden de anlaşılacağı üzere, akciğerli balıkların, vücut boşluğu boyunca uzanan bir kese şeklinde tek bir akciğeri vardır ve solungaçlar aracılığıyla yapılan gaz değişimine yardımcı olur. Avustralya akciğerli balığı, aynı zamanda seçici olarak bir hava soluyucusu olan dünyadaki tek akciğer balığı türüdür (yalnızca gerekliyse hava solur; aksi takdirde, oksijen için solungaçlarını kullanır).

Kalça evriminin diğer tarafında ise genellikle hatalı olsa da "yürüyen balık" olarak adlandırılan (aslında bir semender türü olan) aksolotl bulunur. Tıpkı akciğerli balık gibi, aksolotllar da ancak gerekli durumlarda akciğerlerini kullanır. Amfibi sınıfının nispeten basit bir üyesi olmasına rağmen, aşağıdaki videodan da görebileceğiniz üzere oldukça iyi gelişmiş bacaklara sahiptir.

Kemik Gelişimleri Karşılaştırıldığında

Hem akciğerli balıklar hem de semenderler, karaya geçişi destekleyen fosil formlarına benzer pelvik morfolojilerini korumuşlardır --önce akciğer balıkları ardından semenderler.

Kemiklerin gelişimi karşılaştırıldığında, kalça kemiğinin bacak yuvası olan asetabulumun, gelişen pelvik iskeletinin ilk parçası olduğu fark edildi. Bundan sonra, pelvik iskeletinin ön kısmı olan pubisteki hücrelerden gelişen iskiyonun kuyruğa doğru yönelmesine izin verilir.

Öte yandan, kas bağlanması ve iskelete yüklenmenin kıkırdak ve kemik gelişimini etkilemesinden kaynaklı, araştırmacılar pelvis çevresindeki kasların gelişimine de baktılar. Bu incelemede ise bir semender ile bir akciğer balığının kas yapısı arasında düşünülenden daha az fark bulunduğu ancak her iki türde de bulunan benzer kasların, akciğer balıklarında pubisten köken aldığı; semenderlerde ise iskiyondan köken aldığı görüldü. Bununla birlikte bu kasların da kabaca aynı sırada ve aynı zamanda geliştiği görüldü.

Bir diğer ifadeyle, basit bir balık "kalçasından" ağırlık taşıyan karmaşık bir kalçaya geçişin birkaç gelişimsel adımda yapılabileceğini ve karaya geçişte kalçalarımızın dönüşümü için gerekli temel unsurların çoğunun halihazırda balık atalarımızda bulunduğunu görüyoruz.