在最不可能的動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)的毛發(fā)的進(jìn)化起源

對(duì)于一種無(wú)毛生物來(lái)說(shuō)，這似乎很奇怪，但青蛙為我們提供了一些關(guān)于我們甜美頭發(fā)起源的關(guān)鍵線索——這是一種決定性的哺乳動(dòng)物特征，其絕緣能力幫助我們遍布地球。

雖然兩棲動(dòng)物本身沒(méi)有一根毛發(fā)，但一個(gè)物種確實(shí)有另一種解剖結(jié)構(gòu)，共享頭發(fā)的角質(zhì)成分：指甲。

因此，根特大學(xué)的分子生物學(xué)家Marjolein Carron及其同事仔細(xì)研究了熱帶爪蛙（非洲爪蟾（Xenopus tropicalis）），看看我們最遙遠(yuǎn)的指甲持有者是否能揭示哺乳動(dòng)物絨毛的神秘起源。

盡管以前的研究這項(xiàng)新研究表明，青蛙和哺乳動(dòng)物的爪子是獨(dú)立進(jìn)化的，他們發(fā)現(xiàn)青蛙共享一些參與產(chǎn)生類(lèi)似角蛋白樣分子的基因。

“眾所周知，Hoxc13基因突變的患者在頭發(fā)和指甲的生長(zhǎng)方面存在缺陷，”解釋維也納醫(yī)科大學(xué)皮膚科醫(yī)生利奧波德·?？斯兀↙eopold Eckhart）?！霸谖覀兊难芯恐?，我們能夠通過(guò)關(guān)閉這個(gè)基因來(lái)阻止爪蛙爪子的形成。

這表明頭發(fā)的“種子”是在青蛙和哺乳動(dòng)物的共同祖先時(shí)代播種的。這就是所謂的莖四足動(dòng)物，大約3.75億年前在陸地上匆匆忙忙的四肢動(dòng)物之一。

毛發(fā)的調(diào)節(jié)基因Hoxc13存在于所有有頜脊椎動(dòng)物的最后一個(gè)共同祖先中，并且今天在許多脊椎動(dòng)物中仍然存在。該基因如此保守，表明了它的關(guān)鍵功能。以前的研究在現(xiàn)代葉鰭魚(yú)（代表我們陸地前祖先的“活化石”）中鑒定出這種基因，發(fā)現(xiàn)它被用來(lái)告訴它們的身體在哪里形成成對(duì)的鰭。在進(jìn)化時(shí)間線的后期，這些鰭變成了四足動(dòng)物的腿。

研究人員懷疑，硬化的皮膚是為了阻止辛勤工作的陸地腿的尖端磨損。這種保護(hù)配件隨后成為挖掘、狩獵、移動(dòng)和自衛(wèi)的重要工具。

“原始'毛發(fā)角蛋白'作為'腳趾角蛋白'的原始功能在樹(shù)蛙的腳趾墊、蠑螈的腳趾尖和爪蛙的爪子中得以保存，”該團(tuán)隊(duì)寫(xiě)在他們的論文中。

后來(lái)，這些角蛋白樣分子的表達(dá)擴(kuò)散到身體的其他部位。

“在哺乳動(dòng)物的進(jìn)化過(guò)程中，爪子形成的程序被修改為毛發(fā)的發(fā)育，”說(shuō)埃克哈特。

我們還不知道這種從腳趾到毛囊的轉(zhuǎn)變是如何發(fā)生的，或者Hoxc13是否也參與了羽毛角蛋白的控制。

“皮膚附屬物，如爪子、指甲和頭發(fā)，在一生中都會(huì)再生，以補(bǔ)償因直接接觸環(huán)境而造成的磨損和損傷。因此，發(fā)育調(diào)節(jié)因子的共同選擇有助于成人生物體中組織再生的進(jìn)化，“該團(tuán)隊(duì)總結(jié).

這項(xiàng)研究發(fā)表在自然通訊.

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