无论是在陆地上还是在海上，哺乳动物都生活在各种保护皮肤中，适应各种元素，从在最深的蓝色海洋中游泳到攀登陡峭的山峰。

现在，维也纳医科大学教授利奥波德爱克哈特和他的同事们进行了最大规模的比较基因组研究，以帮助确定哺乳动物皮肤蛋白质适应的关键分子和进化起源。

在最近发表在《分子生物学和进化》杂志高级网络版上的一项新研究中，爱克哈特的研究小组审查了几十种哺乳动物角蛋白基因中的哪些基因是生活在陆地或海洋中所必需的。这些角蛋白基因的产物聚集在一起，形成皮肤细胞中细胞骨架的主干，称为角质细胞，它在身体和外界之间保持着紧密的屏障。

“这项研究的结果提供了关于角蛋白进化的重要新数据，角蛋白控制着皮肤最外层表皮的机械稳定性，”爱克哈特说。

在陆生哺乳动物中，表皮依赖不同的角蛋白来维持对环境的屏障，并在皮肤受伤时再生表皮。根据新的报告，完整的水生哺乳动物不断使用表皮再生程序，因此只需要两组表皮角蛋白中的一组。

“令人惊讶的是，包括人类在内的陆地哺乳动物最外层皮肤的主要蛋白质在海豚、鲸鱼和海牛等水生哺乳动物中是可有可无的，”爱克哈特说。“值得注意的是，应激反应计划是进化创新的起点：水生哺乳动物表皮的新结构。”

海豚的皮肤比正常人类厚约50倍。海豚的角蛋白K1、K2和K10已经丢失，被角蛋白K6和K17取代。

表皮的增厚以及K6和K17的关键作用也在人皮肤的伤口愈合和银屑病患者的皮肤损伤中发现。在这种常见的皮肤病中，迄今未知的遗传因素使得皮肤细胞容易触发表皮的古老伤口愈合过程。

“在这一点上，进化生物学符合皮肤病学研究，我们希望这种‘转化研究’将为未来患者的利益提供进一步的见解，”爱克哈特说。

维也纳医科大学的研究团队还发现，由于所谓的“选择性剪接”角蛋白K10 mRNA与陆生哺乳动物角蛋白基因组的适应性，表皮角蛋白组成的复杂性此前被低估。然而，角蛋白细胞骨架的整体重塑只发生在完整的水生哺乳动物中。

“我们的数据指出了皮肤进化的一般模式：最内层皮肤的蛋白质是最保守的，最外层皮肤的蛋白质是最多样的，”爱克哈特说。“角蛋白和其他表皮蛋白之间的相互作用需要进一步研究。随着比较基因组学和新的实验研究领域的进展，皮肤的进化仍将是一个令人兴奋和富有成果的研究课题。”