@ 2016.11.09 , 23:00

鳞片,羽毛和毛发实际上是同一个起源

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从左至右分别是蜥蜴,鳄鱼和蛇的胚胎,身上的深色斑点叫做基板。这种结构在哺乳类和鸟类的胚胎上也存在。

众所周知,爬行动物长有鳞片,鸟类身披羽毛,哺乳动物长着毛发。这些特征是如何进化出来的?

过去很长的时间里,科学界都认为这些特征是在三个类群中分别独立进化出来的。但是周五发布的新研究提出这些特征可能全部源于三个类群在3.2亿年前的共同祖先。

恐龙,鸟类和哺乳类共同的爬行动物祖先被认为体表覆盖着鳞片状的结构。我们现在还不清楚它具体的形态,但是其体表的鳞片是由正在发育的胚胎表面被称为基板的加厚凸起组织发育而来的。

科学家在鸟类和哺乳类的胚胎身上找到了基板,它们在日后发育成羽毛和毛发;但是却从来没有在爬行类的胚胎上发现过。在现存的爬行动物中明显缺乏基板引起了关于这些特征是如何形成的争论。

来自瑞士日内瓦大学的进化发育生物学家Michel C. Milinkovitch和新论文的作者Michel C. Milinkovitch说:“人们争论的焦点是到底是爬行类(在进化过程中)失去了它(基板),还是鸟类和哺乳类独立进化出了它。现在我们有幸能终结这场争论,因为我们在包括蛇,蜥蜴和鳄鱼在内的所有爬行类身上都发现了它。”

在他们发表在《Science Advances》的论文中,Milinkovitch博士和他的团队在尼罗鳄,鬃狮蜥和玉米蛇身上都发现了基板这种解剖结构。他们据此得出结论,爬行类,鸟类和哺乳类从共同的祖先身上继承了基板。

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动物胚胎上的基板随后会发育成毛发,羽毛和鳞片,从左到右分别是小鼠,蛇,鸡和鳄鱼的胚胎

为什么在此之前没有人在爬行类身上发现基板?

据Milinkovitch博士称这是因为这种结构在爬行类身上非常难以被发现。在哺乳类和鸟类的胚胎中基板存在的时间很长,容易被观察到,而爬行类胚胎上的基板只存在短短的约12小时,而且依据物种的不同出现在身体的不同部位。

Milinkovitch博士说:“如果你不在正确的时间观察正确的部位,你就什么都看不到。观察太早的话什么都看不到,观察太晚则基板已经发育成了鳞片。”

Milinkovitch博士和他的团队最初的课题并不是在爬行动物身上寻找基板;他们当时正在研究为什么有些鬃狮蜥天生没有鳞片(无鳞变异,玩爬的朋友会比较熟悉)。通过分析无鳞鬃狮蜥的基因组,他们将原因确定为单个基因中的突变,称为EDA,已知这个基因也会破坏鸟类和哺乳动物的基板的发育。在人类中,EDA基因突变可导致少汗性外胚层发育不良,这导致患者牙齿,指甲和汗腺发育异常。

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图中从下到上分别是普通的鬃狮蜥,携带了一条突变EDA基因的鬃狮蜥(het无鳞基因)和携带了两条突变EDA基因的鬃狮蜥(无鳞变异)

Milinkovitch博士说“我当时惊呼‘哇,原来是同一个基因!’这其中必然有联系,因为这个家伙(无鳞鬃狮蜥)没有鳞片,而在鸟类和哺乳类身上当这个基因突变时会导致动物没有羽毛或毛发。”

这条线索让研究团队推测爬行类可能也需要基板来发育成鳞片,这让他们决定仔细观察爬行类胚胎的细微解剖结构。

Milinkovitch称:“当我们观察发育正常的蛇,鳄鱼和蜥蜴的胚胎时,我们发现到处都是基板。”

他们的这项发现说明爬行类,鸟类和哺乳类拥有一个共同的,首次发育出基板结构的爬行类祖先。

本文译自 nytimes黑鳞鸡冠蛇 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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