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      基因組學將鱷魚鱗片變成鳥狀羽毛
      
			
      
				2018-12-18 10:07:59
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      乍一看，大多數(shù)人都不會認為短吻鱷或鳥類是進化的堂兄弟。但事實上，爬行動物是最親近的鳥類親屬，而且都是來自兩千萬年前曾統(tǒng)治地球的“統(tǒng)治爬行動物”的龍族。Archosaurs引起了恐龍的時代，并最終將鳥類和爬行動物作為它們唯一的活著后代。最近，發(fā)現(xiàn)了許多具有全部或部分羽狀物的過渡性恐龍化石?？茖W家們推測，羽毛恐龍的這些原始“原始羽毛”可能已經(jīng)進化為幫助吸熱，吸引配偶，使它們有能力更好地超越捕食者，并最終滑翔和飛翔。但究竟外皮和下層組織如何指定羽毛與鱗片 - 最終是飛行的演變 - 仍然是一個謎。
      

      基因組學將鱷魚鱗片變成鳥狀羽毛
      

      然而，這種豐富的進化遺產(chǎn)應(yīng)該仍然嵌入所有活鳥和爬行動物DNA中。對于像再生醫(yī)學醫(yī)師，南加州大學凱克醫(yī)學院病理學教授鄭成明博士這樣的科學家來說，現(xiàn)在已經(jīng)成熟，可以利用現(xiàn)代基因組學的進步來研究負責的分子線索。羽毛和飛行的演變。在分子生物學和進化學高級在線版上發(fā)表的一項新研究中，Chuong帶領(lǐng)一個國際團隊確定了大量涉及規(guī)模和羽毛發(fā)育的新基因。“我們現(xiàn)在對這些假設(shè)的缺失環(huán)節(jié)有一個潛在的分子解釋，”Chuong說。
      

      他們還展示了通過在規(guī)模增長和發(fā)展的關(guān)鍵階段打開和關(guān)閉關(guān)鍵分子電路，將鱗片變成羽毛的能力。“這些結(jié)果表明，不同的擾動會導(dǎo)致不同程度的羽毛轉(zhuǎn)換，這意味著在給定適當?shù)姆肿有盘柕那闆r下，鱗片具有形成羽毛的能力，”Chuong說。
      

      對于該研究，該團隊對發(fā)育中的雛雞和短吻鱷進行了完整的RNA轉(zhuǎn)錄組和DNA基因組分析，以確定其基因表達差異以及規(guī)模或羽毛形成的關(guān)鍵基因。接下來，他們將這些獨特的雞毛基因放置在鱷魚卵中，小心地將它們打開或關(guān)閉在它們正在生長的皮膚下面，以重新喚醒可以將鱗片變成羽毛的古老程序。
      

      “我們的分析導(dǎo)致了對現(xiàn)代羽毛形成必不可少的五個形態(tài)調(diào)節(jié)模塊的識別，”Chuong說。“我們建議這些模塊最初可以演變?yōu)椴煌牟呗?，以便更好地適應(yīng)。最終，五個形態(tài)調(diào)節(jié)模塊的整合組合實現(xiàn)了今天非常成功的羽毛架構(gòu)，允許Ave類將大部分開放天空作為其生態(tài)位“。
      

      這些關(guān)鍵環(huán)路導(dǎo)致附屬物的出芽和伸長，具有干細胞和真皮乳頭的毛囊允許循環(huán)再生，具有不同分枝形式的倒鉤脊形成和特定的羽毛角蛋白分化。
      

      一些分子只能誘導(dǎo)五個標準中的一個，例如，Sox2基因可以打開羽毛出芽并完全抑制鱗片形成，而Grem1可以誘導(dǎo)倒鉤狀分枝。“其他分子，如維甲酸或Sox18，具有更強的誘導(dǎo)sc鱗片形成羽毛狀皮膚附屬物的能力，”Chuong說。“這些類似羽毛的附屬物顯示了定義羽毛的所有五個標準，表明它們在這種進化途徑中處于更高的等級水平。”
      

      這些主調(diào)節(jié)器可能是最早在古代拱形進化過程中適應(yīng)的基因，并且可以獲得新的能力來制造當今復(fù)雜的羽毛。“有趣的是，這些表型中的一些類似于羽毛恐龍化石中發(fā)現(xiàn)的不尋常的絲狀附屬物。”
      

      受到“飛龍”的啟發(fā)，吳平想要挑戰(zhàn)鱷魚皮以形成羽毛。通過強制表達sprouty和beta-catenin，他們發(fā)現(xiàn)有助于將雞鱗轉(zhuǎn)化為羽毛的基因，它們能夠在鱷魚胚胎皮膚中形成細長的鱗片。
      

      該研究顯著增加了已知在鳥類中誘導(dǎo)羽狀結(jié)構(gòu)的基因和分子的增長列表，并在鱷魚中建立了一個強大的新系統(tǒng)，以測試和進一步探索飛行的演變。
      
			

			
        
      
			
      
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