头发，羽毛和鳞片有共同的祖先

来自瑞士的一组科学家设法证明了头发，鳞片和羽毛是同源的，并且起源于共同的祖先爬行动物。理论背景和实验结果在《科学进展》杂志的页面上进行了详细介绍，并在代表日内瓦大学的新闻稿中进行了简要介绍。今天，我们将讨论什么可以作为这样大胆声明的证据，以及需要进一步研究得出的结论可以使我们完成工作。



大多数哺乳动物，鸟类，爬行动物分别通过其头发，羽毛和鳞片很容易辨认。然而，化石的鳞片和毛发之间缺乏过渡形式，以及它们的形态发生和蛋白质组成上的显着差异，在数十年的共同谱系中引起了争议。

科学家们早就知道，鸟类的哺乳动物的毛发和羽毛是从斑块的原始结构发育而来的，这种原始结构是柱状细胞使表皮增厚的一种，降低了它们的增殖速度并产生了特定的基因。这种观察再次在鸟类和哺乳动物中单一祖先的支持者与这种假设的反对者之间划清界线，声称两者都是具有不同血统的完全不同的物种。而且，最新版本的支持者对这一事实视而不见，因为它迫使人们接受这样一个事实，即根据他们的说法，这两个完全不同的物种彼此独立地“发明”了斑纹。

2015年，来自美国耶鲁大学的科学家发表了一篇文章，他们在文章中指出，鳞片，头发和羽毛在发育的早期阶段具有共同的分子特征。公布的结果为两派进化论者之间长期存在的争议火上浇油。其中一个的坚持者继续秉持假说的生命力，即相同的分子特征表明皮肤附件的共同进化起源，而另一个的支持者则认为，在同一阶段的进化过程中，不同的皮肤附件的发育会重复使用相同的基因。

点在“与”上

日内瓦大学（UNIGE）遗传与进化系和瑞士生物信息学研究所（SIB）的生物学家NicolasDi-Poï和Michel C. Milinkovitch的近期研究结束了这一长期的讨论。科学家已经证明，爬行动物的鳞片是在发育早期从具有类似于鸟类和哺乳动物的解剖学和分子特征的斑块演化而来的。

研究分析了鳄鱼，蛇和蜥蜴的胚胎发育过程中皮肤的形态和分子特征。 “我们的研究不仅提供了补充美国团队工作的新分子数据，而且揭示了关键的微观解剖事实，” Michel Milinkovich解释说。 “的确，我们已经在爬行动物中发现了新的分子特征，这些特征与头发和羽毛发育过程中观察到的特征相同，并且存在与哺乳动物和鸟类相似的解剖斑块。这表明，三种类型的皮肤附属物是同源的：爬行动物的鳞片，鸟类的羽毛和哺乳动物的毛发，尽管它们的终末形态非常不同，但它们是从它们的共同祖先爬行动物进化而来的。”



皮肤附件发育的关键基因

在研究的下一阶段，作者研究了以三种形式表示的胡须龙。第一种形式是普通的野生物种，第二种形式较小，第三种形式又在两个方向上突变，具有许多不同的缺陷，包括完全没有鳞片。比较了三个被检查的胡子龙亚种的基因组，科学家们能够鉴定出有缺陷的基因，该基因需要多种形式。这是ectodislazin-A（EDA），其突变最终导致鳞屑释放一种有胡子的龙。

“我们确定这些裸蜥蜴的奇特外观是由于Ectodysplasin-A的功能失调所致，该基因的人和小鼠突变会导致牙齿，腺体，指甲和头发的发育显着偏离，”米歇尔·米林科维奇（Michelle Milinkovich）。根据研究和比较分析，瑞士科学家表明，在EDA基因突变的蜥蜴中，斑纹的结构受到了破坏，就像受同一基因相似突变影响的哺乳动物或鸟类无法从斑纹中发展出自己的头发或羽毛一样。这些数据共同表明鳞片，羽毛和头发的共同来源。

在获得了令人信服的统一来源的证据之后，科学家打算继续研究，确定和描述构成特定形式的皮肤附件的机制。反过来，这将为另一个关键问题提供答案：最古老的鳞片状皮肤覆盖物如何引起鳞片，羽毛和头发的现有形态多样性。 “我们希望这些研究将补充我们对在进化过程中导致生命的复杂性和多功能性的物理和分子机制的理解，” Malinkovich总结道。

有趣的是，早先研究变色龙改变颜色的能力，米歇尔·马林科维奇（Michel Malinkovich）能够通过积极重组皮肤纳米晶体的空间结构来解释这种惊人现象的本质。



Science Advances 24 Jun 2016:
Vol. 2, no. 6, e1600708
DOI: 10.1126/sciadv.1600708

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Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN395759/