魚類是如何進(jìn)化出它們多骨的鱗片狀盔甲的
重建一個單一的鱘魚鱗甲，近攝。何進(jìn)化出骨形成細(xì)胞用洋紅色標(biāo)記。鱗片信用:J. Stundl
（神秘的狀盔地球uux.cn）據(jù)加州理工學(xué)院：大約3.5億年前，你的魚類進(jìn)化祖先——以及所有現(xiàn)代脊椎動物的祖先——僅僅是生活在海洋中的軟體動物。為了生存和進(jìn)化成我們今天的何進(jìn)化出樣子，這些動物需要獲得一些保護(hù)，鱗片并比海洋中的狀盔捕食者更有優(yōu)勢，那時海洋中的魚類捕食者主要是甲殼類動物。
真皮盔甲的何進(jìn)化出進(jìn)化是一種成功的策略，比如在裝甲鯰魚身上發(fā)現(xiàn)的鱗片尖刺，或者覆蓋在鱘魚身上的狀盔多骨菱形鱗甲。成千上萬種魚類利用不同圖案的魚類真皮盔甲，由骨頭和/或一種叫做牙質(zhì)的何進(jìn)化出物質(zhì)組成，牙質(zhì)是鱗片現(xiàn)代人類牙齒的重要組成部分。像這樣的保護(hù)涂層幫助脊椎動物生存下來，并進(jìn)一步進(jìn)化成新的動物，最終進(jìn)化成人類。
但是這盔甲是哪里來的？我們遠(yuǎn)古的水下祖先是如何進(jìn)化出這種保護(hù)性的外衣的？
現(xiàn)在，使用鱘魚，一項新的研究發(fā)現(xiàn)，一種特定的干細(xì)胞群，稱為軀干神經(jīng)嵴細(xì)胞，負(fù)責(zé)魚類骨盤的發(fā)育。這項工作是由Jan Stundl進(jìn)行的，她現(xiàn)在是Marie Sklodowska-Curie博士后學(xué)者，在Marianne Bronner的實驗室工作，Marianne Bronner是愛德華·B·劉易斯生物學(xué)教授，也是加州理工學(xué)院貝克曼研究所的主任。描述這項研究的論文發(fā)表在7月17日的《美國國家科學(xué)院院刊》上。
布朗納實驗室長期以來一直對研究神經(jīng)嵴細(xì)胞感興趣。在包括魚、雞和我們在內(nèi)的所有脊椎動物中發(fā)現(xiàn)，這些細(xì)胞根據(jù)它們是來自頭部(顱部)還是脊髓(軀干)區(qū)域而變得特化。顱神經(jīng)嵴細(xì)胞和軀干神經(jīng)嵴細(xì)胞都從它們的起點遷移到動物的整個發(fā)育中的身體，產(chǎn)生構(gòu)成頜骨、心臟和其他重要結(jié)構(gòu)的細(xì)胞。
劍橋大學(xué)2017年的一項研究表明，軀干神經(jīng)嵴細(xì)胞在一種叫做小鰩魚的魚中產(chǎn)生了基于牙質(zhì)的真皮盔甲，Stundl和他的同事們假設(shè)，同樣的細(xì)胞群也可能在廣泛的脊椎動物中產(chǎn)生基于骨的盔甲。
為了研究這個問題，Stundl和他的團(tuán)隊轉(zhuǎn)向了鱘魚，特別是鱘魚。以生產(chǎn)世界上最昂貴的魚子醬而聞名的現(xiàn)代鱘魚，仍然擁有許多與它們幾百萬年前的祖先相同的特征。這使得它們成為進(jìn)化研究的首選。
簡·斯圖德爾在實驗室里抓著一條鱘魚。信用:J. Stundl
Stundl和他的團(tuán)隊使用捷克共和國魚類養(yǎng)殖和水生生物研究所培育的鱘魚胚胎，使用熒光染料跟蹤魚的軀干神經(jīng)嵴細(xì)胞如何在整個發(fā)育過程中遷移。幾周后，鱘魚開始長出骨質(zhì)鱗甲，因此研究人員將正在生長的魚放在黑暗的實驗室中，以免光線干擾熒光染料。
研究小組在鱘魚骨刺形成的確切位置發(fā)現(xiàn)了熒光標(biāo)記的軀干神經(jīng)嵴細(xì)胞。然后，他們使用了一種不同的技術(shù)來突出魚的成骨細(xì)胞，這是一種形成骨骼的細(xì)胞。與成骨細(xì)胞分化相關(guān)的遺傳標(biāo)記在魚的發(fā)育中的鱗甲的熒光細(xì)胞中被發(fā)現(xiàn)，這提供了強(qiáng)有力的證據(jù)，證明軀干神經(jīng)嵴細(xì)胞實際上產(chǎn)生了骨形成細(xì)胞。
結(jié)合2017年關(guān)于神經(jīng)嵴細(xì)胞在形成牙質(zhì)盔甲中的作用的研究結(jié)果，這項工作表明，軀干神經(jīng)嵴細(xì)胞確實是導(dǎo)致脊椎動物魚類進(jìn)化成功的骨真皮盔甲的原因。
“研究非模式生物是很棘手的；Stundl說:“存在于老鼠或斑馬魚等標(biāo)準(zhǔn)實驗室生物中的工具要么不起作用，要么需要進(jìn)行重大調(diào)整。“盡管面臨這些挑戰(zhàn)，來自鱘魚等非模式生物的信息使我們能夠以嚴(yán)格的方式回答基本的進(jìn)化發(fā)育生物學(xué)問題。”
“通過研究生命樹上的許多動物，我們可以推斷發(fā)生了什么進(jìn)化事件，”布朗納說。“如果我們能夠從發(fā)育生物學(xué)的角度來處理進(jìn)化問題，這將是非常強(qiáng)大的，因為導(dǎo)致不同細(xì)胞類型的許多變化都是通過胚胎發(fā)育中的微小變化發(fā)生的。”
這篇論文的題目是“從軀干神經(jīng)嵴進(jìn)化而來的古脊椎動物真皮盔甲。”
相關(guān)文章：
欄目分類
最新文章
- 《流放者柯南》阿奎洛尼亞人DLC預(yù)告視頻放出
- 《怪物獵人：世界》追加劇情鑒賞模式 可愛小豬登場
- 植物球吃僵尸！《球球大年夜做戰(zhàn)》x《植物大年夜戰(zhàn)僵尸2》聯(lián)動開啟！
- steam7月第四周銷量排行榜 怪物獵人世界繼續(xù)霸榜
- 《洛克人X傳奇合集》宣傳片公布 7月底正式發(fā)售
- 《永恒之柱2：死火》跳票至5月8日發(fā)售 眾多新消息即將公布
- 《龍珠戰(zhàn)士Z》新DLC公布 新角色合體扎馬斯預(yù)覽
- DOTA2屠夫至寶更新 國內(nèi)售價210元
- 《龍騰世紀(jì)：影障守護(hù)者》預(yù)計將在今年秋季發(fā)售
- 《暗黑血統(tǒng)3》國區(qū)售價公布 標(biāo)準(zhǔn)版僅售198元