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头发羽毛始于鳞片

头发幸运飞艇羽毛始于鳞片

科学家研究松狮蜥的胚胎从而发现了鳞片、毛发与羽毛之间的关系。图片来源:fastfun23/iStockphoto

  头发、鳞片和羽毛似乎鲜有共同之处。然而一项日前发表的新研究表明,这些组织似乎进化自一个单一的祖先——一种生活在3亿年前的爬行动物。

  并未参与该项研究的奥地利维也纳医科大学皮肤医学专家Leopold Eckhart表示,这项研究有望终结进化生物学史上的一项漫长而充满争议的辩论。他说:“它真的回答了一些重要的问题。”

  科学家早就知道哺乳动物的毛发和鸟类的羽毛是从基板发育而来的,后者是由被称为柱状细胞的特殊细胞在胚胎中形成的变厚皮肤的斑块。由于在爬行动物的胚胎中并没有发现这些斑块,因此科学家相信,爬行动物的鳞片与哺乳动物的毛发以及鸟类的羽毛无关。

  由于鸟类和哺乳动物从不同的谱系演化而来,因此科学家作出了两种假设:基板是在完全相同的时间分别独立进化于鸟类和哺乳动物;或者爬行动物随着时间的推移失去了它们的基板,而鸟类和哺乳动物没有。

  瑞士日内瓦大学遗传学家Michel Milinkovitch表示:“人们想象出非常复杂的假说来解释基板在爬行动物中的缺失。”

  然而当在一个宠物市场看到一种罕见的无鳞爬行动物(澳大利亚松狮蜥)后,Milinkovitch不知不觉地介入了这场持续了几十年的辩论。

  在购买了一只澳大利亚松狮蜥后,Milinkovitch研究了这种爬行动物的脱氧核糖核酸(DNA),进而发现基因外异蛋白-A(EDA)的一个突变导致松狮蜥没有鳞片。同时,这种基因突变也能够在小鼠和人体中导致谢顶以及牙齿和指甲畸形。

  这一发现使得Milinkovitch和他的同事、芬兰赫尔辛基大学生物学家Nicolas 幸运飞艇 Di-Poi寻思,从中是否能够摸清毛发、羽毛和鳞片的演化关系呢?

  为了找到问题的答案,研究人员将目光聚焦于松狮蜥、尼罗河鳄和玉米蛇的胚胎。与先前的研究相比,研究人员发现,爬行动物实际上在胚胎中形成了自己的基板。他们在6月24日出版的《科学进展》杂志上报告了这一研究成果。

  通过用扫描电子显微镜对这些爬行动物的胚胎进行观察,研究人员发现了数以百计的基板。而每个基板恰好都位于最终生成一个鳞片的地方。但Milinkovitch指出,这些结构——基本上就是一些凸起的小疙瘩——在发育的位置与过程中都是零星出现的。他说:“你只有在正确的地点、正确的时间才能够看到它们。”

  研究人员指出,携带了两个EDA突变副本的爬行动物根本没有发育出基板,从而导致鳞片的缺乏;而携带了1个EDA突变副本的爬行动物则发育出了较小的鳞片。

  之前发现在哺乳动物中形成毛发以及在鸟类和爬行动物中形成爪子的基因是相同基因的Eckhart表示,他希望该领域如今能够继续处理其他的问题,例如鳞片、羽毛和毛发是如何进化出今天的具体特征的。

  但其他科学家则表示争论并没有结束。美国洛杉矶市南加利福尼亚大学病理学家Cheng-Ming Chuong指出,尽管这项研究提供了良好的数据,但他认为这只不过是增量更新,就如同一个软件从2.1版本升级到2.2版本。他说:“未来依然有更加令人兴奋的工作等待着我们去完成。”