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鸟喙逆转工程设计成类似恐龙的鼻子

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大多数进化生物学家似乎都同意,根据化石记录,今天的鸟类是恐龙的直系后代,并且第一只鸟类的祖先在大约1.5亿年前进化。虽然有价值,但化石记录本身并不足以重建DNA迁移和调整以产生禽类家族。如果您从原始产品(鸟类)中走出来并在数百万年后向基因追溯您的步骤,该怎么办?这是一个由哈佛大学,耶鲁大学和其他几所大学的集体进行的新研究。科学家利用他们在八年的研究中获得的知识,这些知识是关于如何在胚胎阶段形成鸟喙以关闭关键的蛋白质测序,基本上用原始的,恐龙般的口鼻来培育鸟类。

并排艺术家对喙发展的印象。在左边:Anchiornis,一种非avion恐龙。在右边:现代鸡。喙和鼻子的内部显示突出了两者之间骨骼结构的差异。一群科学家声称他们制作了一只鸡 - 恐龙混合喙。图片来源:Bhart-Anjan S. Bhullar

鸟类没有牙齿,爪子,手,鹿角,角或刺,但它们确实有喙。也被称为法案,鸟喙基本上由两部分组成:上下颌骨。上颌骨长出颅骨,就像你的上牙长出你的头骨,而下颌骨可以独立移动,因为它的铰链。它的下颌允许鸟类啄或吃。事实上,喂食是喙的主要目的,但许多鸟类已经适应了许多其他用途。鹈鹕使用它的巨大喙作为渔网,蜂鸟作为精致的稻草,啄木鸟作为手提钻采摘木材和发现昆虫。

很难想象今天没有喙的鸟。它肯定是无用的,并且不会在其刚刚起步的年轻人的野外生存。但尽管如此,鸟类还是迟到了。最早出现类似于现代喙的鸟类的是8500万年前的Hesperomis和大规模的国际合作,利用巨大的基因库发现所有的鸟类在1.16亿年前失去了它们的牙齿。但是喙是如何形成的?

这项研究由耶鲁大学的Bhart-Anjan Bhullar和哈佛大学的Arhat Abzhanov领导,他们一直在研究他们可以得到的关于鸟喙的一切形成和进化。最全面的文献涉及鸡,这是地球上最丰富的鸟类,也是人类食物的主要来源。显然,即使在鸡胚生长出我们认为是面部的东西之前,一大片细胞也会释放出一种名为Fgf8的蛋白质。后来,同一地区生产另一种名为Lef1的蛋白质。小鼠,乌龟,蜥蜴和鳄鱼也在面部区域表达这些蛋白质,但只是在小片中,而鸡和鸸((两只鸟)在一个大片中生长蛋白质。

这看起来像因此,Bhullar和Abzhanov通过释放抑制Lef1和Fgf8生长的化学物质来干扰胚胎发育。正如所料,鸡胚未能发育喙,而是生长出一对圆形,未融合的骨头。这非常类似于恐龙的鼻子。研究人员真的逆转了进化吗?好吧,到目前为止,意见分歧。该研究摘要如下:

禽喙是一项关键的进化创新,其灵活性使得鸟类能够多样化进入一系列不同的生态位。我们使用桥接古生物学,比较解剖学和实验发育生物学的方法来解决这一创新背后的机制问题。首先,我们使用化石和现存数据来显示喙是独特的,由融合的前颌骨组成,几何上与祖先的龙类不同。为了阐明潜在的发育机制,我们检查了胚胎面部的候选基因表达域:早期的前额外外胚层区(FEZ)和后期的中间面部Wnt反应区,在鸟类和几种爬行动物中。这允许鉴定Aves中的自同态中值基因表达区域。为了测试机制,我们使用两种途径的抑制剂在鸡中复制祖先的羊膜表达。改变FEZ后来改变Wnt对祖先模式的反应。来自两种类型实验的骨骼表型具有前颌骨,其在几何上与祖先化石形式聚集而不是喙鸟。腭区也被改变为更为祖先的表型。这与化石记录以及鸟类前颌骨和腭的形成动态喙的紧密功能联系是一致的。

(责任编辑:易富彩票注册)