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科学家调整基因让鸡爪上长羽毛,有何意义?为鸟类起源提供新见解

 狸猫之一爱科普 2023-05-31 发布于福建

恐龙彻底灭绝了吗?这个问题在目前大量证据的支持下已经被解答了,那就是6500万年前的大灭绝事件并没有彻底消灭恐龙,其中部分恐龙进化成了鸟类,包括你老是吃的鸡,它其实也是恐龙进化来的。

再讲一个事情,那就是目前动物王国内很多不同成员的身上都有些明显功能性的配件,比如羽毛,皮毛和鳞片。这些东西看起来完全不一样啊,不管是从视觉还是触觉,但其实它们都是由相同的基本材料制成的!

上述的这两个事实,都与今天要讲的最新研究息息相关。

鸡脚如何长出羽毛?

Shh基因是一种重要的基因,它管理着一条信号通路,能控制皮肤附属物的发育,可以非常细致的影响羽毛和毛发的形态、多样化和生长的位置等等。

婆罗门鸡、萨博普特鸡和丝绒鸡的脚上是有羽毛的,但这个事实一直以来只是被我们被动接受,究竟是什么导致这种情况的遗传机制尚不清楚。

因此当瑞士日内瓦大学的遗传学家Michel Milinkovitch和Rory Cooper想要搞清楚为什么有的鸡的脚上是有羽毛的时候,对Shh下手就成了最有效的实验思路。

两位遗传专家领导的团队以寻常的,脚上没有羽毛的肉鸡作为实验对象。他们先是用特制的手电筒照亮鸡蛋,找到蛋壳内部的胚胎鸡的血管,然后通过往鸡蛋中的胚胎鸡的静脉注射一种能特异性激活Shh通路的分子来改变这些鸡的Shh基因。

结果自然是成功,这个技术成功的触发了通常覆盖有鳞状皮肤的区域的羽毛生长,不过研究者发现要在鸡蛋诞生的第十一天之前就进行注射,不然之后鸡脚就会正常发育。注射成功后,当这些鸡从蛋里被孵化出来的时候,它们本应该光溜溜的脚上却覆盖着柔软的羽毛,跟身上的羽毛差不多,而且会随着长大而变长,就跟普通的羽毛一样。

据检测,这种改变是永久性的,这些被实验的鸡的脚这辈子都会是长有羽毛的。这证明了改变鸡的Shh通路信号的阶段特异性短暂激动会触发从网状鳞片到足部和手指腹面羽毛的完全和永久性转变。

这说明了什么?

Michel Milinkovitch确实是遗传学的大拿,我开头说的第二点,就是之前他的实验室证明的。数亿年前的动物的各种皮肤附属物是具有相同的进化起源的,后来才分化成现在的各种动物的皮肤附属物,比如鳞片、绒毛、羽毛和毛发等。而这些结构的发育都开始于皮肤中的基板结构,因此对鸡进行这样的实验,理论上之后对其他动物实验,也有成功的可能性。

这对我们了解动物的进化和造成如今多样性的原因有了重要的作用,Shh基因的变化很可能就是皮肤附属物多样性的进化驱动因素!而且看起来,想要实现鳞片样式或者羽毛样式,实际上并不需要基因组成发生很巨大的变化。

恐龙羽毛的作用可能是调节体温,作为求偶的展示,作为环境保护色,后来还被辅助飞行。而通过改变一个基因的表达就可以达成这么多的发育效应,这是非常了不起的,也能提供给我们深入了解这些动物的进化的机会。

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