进化之谜:鸟翅第一趾是拇指还是食指?

作者:非贝    文章来源:人民网    点击数:    更新时间:2011-9-14

  鸟类翅膀三分叉鸟爪的最内侧那根,从进化论观点来看,更接近于拇指还是食指呢?长期以来,这一直是困扰生物学家的谜团。

  近期发表在《自然》期刊网络版上一篇研究论文称,它可能两者兼具。

  该研究发现,通常而言,鸟类身体中发育成第一个足趾的干细胞在胚胎发育的初期便已经死去,同时,发育出食指的干细胞不断成长,从而使得最终第一个足趾具备拇指和食指两者的性能及形状。

  所有具有脊椎骨的四肢动物(脊椎动物),共同保留了原始的特点,即其四肢都有五个足趾。但是,这并没有阻碍进化出千百种多样性动物脚趾,这些脚踏具有抓、捕、爬行等功能。

  人类及灵长类动物的手脚通常有五个手指和脚趾;鸟类的翅膀有三个足趾,脚的足趾数量不一,两个、三个或者四个;比如树懒则只有两个足趾;蛇没有足趾这一说;而熊猫有五个爪子一样的足趾,并且还附带着一个大脚趾,能够让它们在进食时更好地抓住竹子。

  总之,演化进程中,一个特征的消失比增加更容易。

  物种本身提供的证据矛盾重重,对于鸟类羽翼的三爪架构是指拇指、食指以及中指,还是食指、中指及无名指,人类在过去一个多世纪以来激烈辩论,一直无法获得一致的结论。

  古生物学研究可以将鸟类追溯到两亿年前,当时兽脚恐龙遍布地球,这一证据更倾向于证明“一二三”假说(即大拇指-食指-中指)的正确性。但是对干细胞发展的研究结果则显示出“二三四”(食指-中指-无名指)假说更具有科学说服力。

  此次研究,由耶鲁大学甘特?华格纳(Gunter Wagner)负责,以鸡为研究对象,采用基因表达谱的手段来解开基因密码之谜。

  他们发现鸡翅膀和鸡脚第一个足趾的基因密码是一样的,但是鸡翅膀中,胚胎中发育成第一个足趾的位置通常是发育食指的。

  “我们采用了一种转录组测序的方法,这种科学手段已经问世好几年,我们凑巧成为第一个将这种手段用在解决这一问题的研究团队。”

  该研究同时还发现了另一个谜团:鸟类翅膀上的另两个消失的足趾,与鸟类脚上依然保存下来的两个足趾之间并不对应,或者缺乏同源性。

  在生物学上,基于同样的祖先和发展起源的物种或者同一种生物体,一定具有同源性,而目前“我们希望能够发现鸟类是如何获得这种独特的特点的。”华格纳博士这样说道。
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