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鸟类羽毛和鲨鱼皮肤:都能用同样的图案模式机制进行解释

(受精后90天)猫鲨胚胎的计算机断层扫描。

(受精后90天)猫鲨胚胎的计算机断层扫描。

据EurekAlert!:鸟类羽毛和鲨鱼皮肤:都能用同样的图案模式机制进行解释。据新的理论与实验证据发现,一种在鸟类羽毛发育中已被证明扮演某种角色的图案模式系统在鲨鱼的齿样皮肤的发育中也颇为明显。作者说,这一机制可能在至少4.5亿年中控制着上皮附器的进展,这一时间框架涵盖了脊椎动物的演化;上皮附器是像毛发、羽毛、鳞片、棘刺和牙齿等外生结构。从蛇的鳞片到火烈鸟的羽毛,现代脊椎动物展示了各种上皮附器。这些结构相互之间全都具有类似的发育地位,因为它们都成长于共同的基础:上皮基板。

科学家Alan Turing推出了著名的如今被称作反应-扩散(RD)模型,它解释了自然中见于现代动物的各种图案模式。然而,到目前为止,尽管研究发现,在4条腿的动物中支持RD图案模式,但这一系统在较早分化的动物体系中的作用则并不清楚。Rory L. Cooper和同事用RD建模和基因表达分析对受精大约80天后的小斑点猫鲨(它来自古老的鲨鱼家族)进行了研究。RD模型显示,背侧小齿排具有触发周围牙齿样皮肤图案模式的“启动”排的作用。作者接着将鲨鱼的小齿图案模式与小鸡羽毛(羽毛中具有功能性的RD建模)的图案模式进行了比较,他们检查了β连环蛋白(β-cat)的表达,β-cat是小鸡上皮基板信号的早期调控因子。作者确认,鲨鱼和小鸡的上皮附件图案模式间存在相似性;鲨鱼的测线会在小齿图案模型开始前不久表达β-cat,堪比羽毛图案模型的表达时间表。

Cooper等人此外还用RD模型来解释其它远古软骨鱼类(背棘鳐和小鳐)中的小齿图案模型的多样性。作者说,在软骨鱼类群体中,这一系统可能辅助了各种小齿功能的演化,如防护装甲、减少流体动力学阻力、进食和沟通等。

机器头条新闻 news.ji-qi.com)综合整理。

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