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              1. 在最不可能的動物中發現的毛發的進化起源

                對于一種無毛生物來說,這似乎很奇怪,但青蛙為我們提供了一些關于我們甜美頭發起源的關鍵線索——這是一種決定性的哺乳動物特征,其絕緣能力幫助我們遍布地球。

                雖然兩棲動物本身沒有一根毛發,但一個物種確實有另一種解剖結構,共享頭發的角質成分:指甲。

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

                盡管以前的研究這項新研究表明,青蛙和哺乳動物的爪子是獨立進化的,他們發現青蛙共享一些參與產生類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和指甲的生長方面存在缺陷,”解釋維也納醫科大學皮膚科醫生利奧波德·埃克哈特(Leopold Eckhart)。“在我們的研究中,我們能夠通過關閉這個基因來阻止爪蛙爪子的形成。

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

                角蛋白樣分子在非洲爪蟾腳趾尖與角質爪有關。爪子存在于后肢內腳趾 (HI) 上,后肢外腳趾 (HO) 或前肢上沒有爪子。(Carron 等人,自然通訊, 2024)

                毛發的調節基因Hoxc13存在于所有有頜脊椎動物的最后一個共同祖先中,并且今天在許多脊椎動物中仍然存在。該基因如此保守,表明了它的關鍵功能。以前的研究在現代葉鰭魚(代表我們陸地前祖先的“活化石”)中鑒定出這種基因,發現它被用來告訴它們的身體在哪里形成成對的鰭。在進化時間線的后期,這些鰭變成了四足動物的腿。

                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。這種保護配件隨后成為挖掘、狩獵、移動和自衛的重要工具。

                爪蛙的例子(非洲爪蟾).(克雷格·科迪爾/iStock/Getty Images Plus)

                “原始'毛發角蛋白'作為'腳趾角蛋白'的原始功能在樹蛙的腳趾墊、蠑螈的腳趾尖和爪蛙的爪子中得以保存,”該團隊在他們的論文中。

                后來,這些角蛋白樣分子的表達擴散到身體的其他部位。

                “在哺乳動物的進化過程中,爪子形成的程序被修改為毛發的發育,”埃克哈特。

                我們還不知道這種從腳趾到毛囊的轉變是如何發生的,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,在一生中都會再生,以補償因直接接觸環境而造成的磨損和損傷。因此,發育調節因子的共同選擇有助于成人生物體中組織再生的進化,“該團隊總結.

                這項研究發表在自然通訊.

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