鳥類長翅膀只是為了飛翔嗎？

羽毛在鴕鳥胚胎的背部開始發育

羽毛是當今鳥類從恐龍進化而來的主要特徵，它們在鳥的皮膚上呈六角形排列，但目前還不清楚這種模式是如何發生的。根據2月21日發表在《PLOS生物學》上的一項新研究，愛丁堡大學的William Ho博士和Denis Headon等人發現，鳥類羽毛的精確圖案依賴於外胚層發育不良蛋白（EDA）及其受體EDAR發出的信號，已知這一信號通路對魚類、蜥蜴和哺乳動物毛囊、牙齒和鱗片的形成至關重要。

在鳥類的發育過程中，羽毛首先沿背部中線成排長出，一排排的新羽毛芽依次在擴展波中生長。最近的研究表明，羽毛紋路的自然變化與兩條通路相關，這兩條通路有成纖維細胞生長因子（FGF）和骨形態發生蛋白（BMP）信號分子的參與。為了進一步闡明這一主題，Ho和Headon等人研究了細胞間的信號傳遞，細胞運動和密度的變化，以及機械過程是如何整合進而驅動羽毛圖案形成的。

研究表明，鳥類羽毛的圖案依賴於FGF和BMP信號的耦合，以及真皮間充質細胞的運動。此外，第三條通路——EDA/EDAR信號通路——是驅動模式波的關鍵信號，它通過間充質細胞的密度梯度傳播並與之相互作用。在機械化學過程中，FGF20誘導細胞聚集，壓迫上覆的表皮，迅速增強FGF20的表達。羽毛形成的前進波是由EDA擴散波施加的，從而引發FGF20的產生。EDA擴散波沿間充質細胞的密度梯度傳播，通過降低開始形成羽毛芽所需的間充質細胞的閾值觸發模式形成。

有趣的是，研究人員發現，與雞和鴨相比，不會飛的鴯鶓和鴕鳥在不同的發育過程中失去了這些波和六邊形排列的羽毛圖案。

「作為理解簡單組織如何相互作用產生器官的模型，羽毛已經被研究了50多年，」Headon說。「現在有了新技術，我們可以觀察器官發育的過程，深入了解胚胎是如何通過細胞移動和相互傳遞信號來產生複雜的解剖結構的。」當我們發現雞在孵化前羽毛數量的確定規則時，我們就可以調整養殖鳥類的羽毛密度，使其適應將要棲息的氣候。

編譯：花花

審稿：西莫

責編：南熙

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