古老的鱼鳞-鳞片-为毛发的发育提供线索

大约3.85亿年前，当海洋生物首次开始爬行和滑行着陆时，它们带来了自己的盔甲：鳞片。化石证据表明，最早的陆地动物保留了鳞片作为保护性特征，因为它们进化到在陆地上繁殖。

但随着时间的推移，物种已经多样化，动物开始从海洋遗产中脱下沉重的鳞片，代之以皮毛、毛发和羽毛。

今天，鱼鳞发育的分子机制仍然非常类似于在鸟类身上产生羽毛，在狗身上产生皮毛，在人类身上产生毛发——这表明了许多非常不同的皮肤附属物的共同进化起源。

一项计划于周二发表在eLife期刊上的新研究将在一种常见的实验室遗传模型-斑马鱼中测试这一过程。

“我们发现鳞片、毛发和羽毛发育的分子途径非常相似，”该研究的主要作者、弗吉尼亚大学生物学博士后研究员安德鲁阿曼说。

阿曼和他的合著者，包括弗吉尼亚大学本科生研究员亚历克西斯富布赖特，现在都是医生。犹他大学的候选人利用分子工具操纵并可视化了斑马鱼的鳞片发育，并梳理了其工作原理的细节。事实证明，正如研究人员所怀疑的那样，今天看到的皮肤附属物起源于数十亿年前的原始脊椎动物祖先，早于四肢、颌骨、牙齿甚至内部骨骼的起源。

阿曼说，虽然斑马鱼已经在广泛的基因实验中研究了几十年，但它们的规模发展大多被忽视了。

他说：“斑马鱼的皮肤，包括骨鳞，基本上是透明的，研究人员可能只是简单地透过鳞片看到了内部结构。”。这是一个成熟的研究领域，所以我们想看看驱动表面电镀图案发展的分子机制。“我们发现所有皮肤附属器官的发育都有很大的相似性，无论是鳞片、毛发、皮毛还是羽毛，”

Aman在这项研究的高级作者David Parichy的实验室工作，他是Pratt-Ivy基金会在UVA生物系的形态发生杰出教授。Parichy的实验室使用斑马鱼和相关物种作为模型，研究成体形态学、干细胞生物学和进化的发育遗传学。这些普通观赏鱼的很大一部分基因与人类的基因相同——反映了一个共同的血统，可以追溯到最古老的海洋中的普通脊椎动物。

发育模式——例如，鳞片是如何形成的，以及如何形成稍微重叠的层(在斑马鱼的情况下，鱼的每一侧都有200多个圆形鳞片)——是所有发育的关键部分，包括干细胞如何分化和变成，例如，骨细胞、皮肤细胞和组成人体约37万亿细胞的数百个细胞中的任何一个。

如何将细胞分化和组织成精确的形状(有时会发展成可能导致先天性疾病、癌症和其他异常的异常形式)，是像Parichy和Aman这样的发育生物学家最感兴趣的事情。了解这个过程可以让我们更深入的了解出生缺陷、癌症、遗传病，以及出现问题时如何解决这个过程。

例如，实际上是表皮附属物的牙齿有时会受到发育问题的影响。“我们在鱼鳞发育过程中发现的缺陷让人想起牙齿可能存在的发育问题，”帕里奇说。“因为鳞片再生，也许有办法让牙齿再生。”

“这项研究有助于我们在地球上的自然生活史、进化过程和人类疾病之间建立重要联系，”阿曼说。

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