
通过破坏关键基因,科学家使鸡羽毛更像恐龙 - 但结果并没有持续。
在一项新研究中,研究人员在胚胎发育过程中抑制了一个基因,使鸡羽毛更加原始,例如这种简单的管状原射原叶,可能首先在2.5亿年前的恐龙祖先中首次出现。
他们成功了 - 但仅暂时。鸡在孵化时表现出延迟的羽毛发育和裸露的斑点,但是几周后,它们的羽毛看起来像其他禽类。
这项研究是学习如何以及为什么首先进化羽毛的更广泛努力的一部分。研究人员以前已将同一基因改变为,但是回到羽毛进化时的时钟更加困难。
“我们的实验表明,虽然脚尺度发展的短暂扰动可以永久地将它们变成羽毛,但很难永久破坏羽毛的发展本身,”研究高级作者Michel Milinkovitch,日内瓦大学的遗传学与进化教授陈述。 “很明显,在进化过程中,相互作用的基因网络已经变得非常强大,即使在实质性的遗传或环境扰动下,也可以确保羽毛的正常发育。”
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仅仅因为研究人员没有生产永久的恐龙羽毛鸡,这并不意味着这项研究是失败的。 Milinkovitch和他的合着者罗里·库珀现在,现在是英国谢菲尔德大学的研究员,展示了一个特定基因(异想天开的命名)Sonic刺猬“ Gene,在羽毛进化中很重要。通过干扰该基因,研究人员能够暂时破坏羽毛形成。
第一批羽毛不是当今鸟类上复杂的分支特征。它们是单个小管,形状像小小的饮用吸管。为了找出从这些简单的管子中的柔软到艳丽的孔雀羽毛的进化方式,Milinkovitch和Cooper首先使用了一种称为Light板荧光显微镜的技术来检查鸡蛋中的鸡羽毛发育。该方法使用激光对样品的薄切片进行成像。
产卵后九天,羽毛开始在胚胎鸡中发育。研究人员观察到,首先,在整个鸡肉上弹出了称为位置的厚斑点。接下来,这些斑点会生长羽毛芽,它们在角蛋白的帮助下逐渐发展成熟悉的分支羽毛形式,角蛋白在人的头发和指甲中发现了相同的蛋白质。众所周知的声音刺猬基因在动物物种中引导胚胎发育,在所有这些步骤中都起作用。
接下来,研究人员在第九天发育中将声音刺猬基因的抑制剂注入了鸡蛋中,以查看会发生什么。几天之内,羽毛芽的生长受阻。抑制剂还降低了随着胚胎成熟的羽毛而形成的复杂分支模式。
然而,到发育的第17天,随着声音刺猬基因的抑制消失,羽毛生长已经部分恢复。被允许孵化的鸡有斑点的羽毛,一些裸露的斑点和其他地方形成了柔软,羽毛状的羽毛,但它们没有带有中央“ rachis”的外羽毛,这是羽毛中独特的羽毛状结构。然而,到生命的第49天,这些鸡s摩擦了,以及正常发展的新羽毛。
研究表明,Sonic刺猬基因既参与了原始羽毛的演变,也参与了当今的羽毛,以及将羽毛多样化成各种物种的不同形状和尺寸的多样化。PLOS生物学。
Milinkovitch说:“现在是最大的挑战,就是要了解这些遗传相互作用是如何变化的,以便在恐龙的发展初期出现原始基础。”