羽毛在鸵鸟胚胎的背部开始发育
羽毛是当今鸟类从恐龙进化而来的主要特征，它们在鸟的皮肤上呈六角形排列，但目前还不清楚这种模式是如何发生的。根据2月21日发表在《PLOS生物学》上的一项新研究，爱丁堡大学的William Ho博士和Denis Headon等人发现，鸟类羽毛的精确图案依赖于外胚层发育不良蛋白（EDA）及其受体EDAR发出的信号，已知这一信号通路对鱼类、蜥蜴和哺乳动物毛囊、牙齿和鳞片的形成至关重要。
在鸟类的发育过程中，羽毛首先沿背部中线成排长出，一排排的新羽毛芽依次在扩展波中生长。最近的研究表明，羽毛纹路的自然变化与两条通路相关，这两条通路有成纤维细胞生长因子（FGF）和骨形态发生蛋白（BMP）信号分子的参与。为了进一步阐明这一主题，Ho和Headon等人研究了细胞间的信号传递，细胞运动和密度的变化，以及机械过程是如何整合进而驱动羽毛图案形成的。
研究表明，鸟类羽毛的图案依赖于FGF和BMP信号的耦合，以及真皮间充质细胞的运动。此外，第三条通路——EDA/EDAR信号通路——是驱动模式波的关键信号，它通过间充质细胞的密度梯度传播并与之相互作用。在机械化学过程中，FGF20诱导细胞聚集，压迫上覆的表皮，迅速增强FGF20的表达。羽毛形成的前进波是由EDA扩散波施加的，从而引发FGF20的产生。EDA扩散波沿间充质细胞的密度梯度传播，通过降低开始形成羽毛芽所需的间充质细胞的阈值触发模式形成。
有趣的是，研究人员发现，与鸡和鸭相比，不会飞的鸸鹋和鸵鸟在不同的发育过程中失去了这些波和六边形排列的羽毛图案。
“作为理解简单组织如何相互作用产生器官的模型，羽毛已经被研究了50多年，”Headon说。“现在有了新技术，我们可以观察器官发育的过程，深入了解胚胎是如何通过细胞移动和相互传递信号来产生复杂的解剖结构的。”当我们发现鸡在孵化前羽毛数量的确定规则时，我们就可以调整养殖鸟类的羽毛密度，使其适应将要栖息的气候。
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编译：花花
审稿：西莫
责编：张梦
期刊来源：《PLOS生物学》
期刊编号：1545-7885
原文链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190221141509.htm
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