應該是一隻雞 怎麼長著恐龍臉?

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6500萬年前,據信有一顆小行星撞擊地球,巨大的衝擊力導致大量物種滅絕,其中就包括了幾乎所有種類的恐龍。

其中有一個種群的恐龍在那次災難中倖存,那就是我們今天所知道的鳥類。

鳥類是從恐龍進化而來的觀點發端於19世紀。當時科學家們發現了一種名為始祖鳥的早期鳥類化石。始祖鳥長有翅膀和羽毛,但看起來依然很像恐龍。後來發現的化石看起來更相似。

但這些早期鳥類和今天的鳥類看起來不太一樣。尤其是它們像恐龍祖先一樣,長著鼻子,而不是喙。

Image caption 迅猛龍是一種長有羽毛的小型目獸腳亞目恐龍(圖片來源:Sabena Blackbird/Alamy)

為了弄清楚恐龍是如何進化成鳥類的,一支科研團隊對形成雞喙的分子過程(molecular processes)進行了研究。

通過實驗,他們成功地培育出一個長著與迅猛龍那種小型帶羽恐龍類似的鼻子和齶的小雞胚胎。研究結果發表在《進化》期刊上。

該團隊的實驗目的是要揭示鳥喙是如何進化而來的,因為喙是鳥類身體的重要組成部分。喙對鳥類的生存繁衍至關重要;一萬多種鳥類有著各不相同的棲息地,其中很多鳥類依靠十分特別的喙而存活。

Image caption 1861年,首塊始祖鳥化石被發現。(圖片來源:Age fotostock/Alamy)

該研究報告的主要作者馬哈特-安陽·布拉(Bhart-Anjan Bhullar)和阿哈特·艾比漢諾夫(Arhat Abzhanov)分別就職於耶魯大學和哈佛大學。他們聲稱自己並不打算製造「恐龍雞」。

布拉說,「當你研究一項重要的進化轉變時,你一定想弄明白背後的機制。」

在鳥類骨骼結構中,喙也是「形態最多樣」的一個,布拉說道。

儘管喙非常多樣化 — 從火烈鳥到鵜鶘,它們的喙各不相同 — 卻很少有人研究過「喙到底是什麼」,他這樣補充道。

「我想從骨骼角度、功能角度了解喙究竟是什麼,以及從一個普通的脊椎動物的鼻子變為鳥類特有的結構,這樣重大的轉變是在什麼時候發生的。」

Image caption 雞是恐龍的遠方親戚。 (FL Collection/Alamy)

為了解清楚這些問題,該團隊對基因在雞和其他幾種動物胚胎中的表現形式的變化進行了研究。他們選取了幾個主要動物種類的代表,分別分析了老鼠、鴯苗、短吻鱷、蜥蜴和烏龜的胚胎樣本。

他們發現與沒有喙的生物相比,鳥類擁有一個獨特的與面部形成有關的基因簇。

科學家摘除了這些基因後,該胚胎的喙部組織和位於嘴巴上方的齶骨都恢復到與其祖先相同的狀態。

Image caption 控制雞的胚胎,改變雞的胚胎和短吻鱷胚胎

控制雞的胚胎,改變雞的胚胎和短吻鱷胚胎

為了實現這樣的基因轉變,布拉和他的同事們將影響喙部發育的蛋白質隔離出來,並用塗了抑制性物質的小珠子抑制其發展。

當蛋殼內胚胎骨骼開始發育時,它們長出了短短的圓形骨頭,而不是鳥類那種狹長型骨頭。

「通過對早期蛋白質施加影響,實際上改變了基因表達,」布拉補充道。

英國布里斯托大學(Bristol University)的邁克爾·本頓(Michael Benton)說,這項研究強調喙的發育和鼻子非常不同,是通過不同的基因實現的。「那就說明喙確實是進化的產物,而不只是與常規形狀稍有不同的鼻子。」

Image caption 鳥喙有各種不同的形狀和大小。(圖片來源:John Warburton-Lee/Alamy)

本頓稱,從鼻到喙的進化發生在始祖鳥出現之後的四千萬到五千萬年間。

目前布拉並不准備孵化這批長了鼻子的小雞,也沒有申請到生命科學倫理道德監管當局的批准。但他相信如果孵化出來,它們也能夠很好地存活。

「其實改編並不大,」布拉說。「它們遠沒有那些熱衷於研究雞的愛好者和飼養員培育出來的雞那麼怪異。

「除了鼻子,其他部位看起來都沒問題,但從倫理角度而言,必須慎重。」

請訪問 BBC Earth 閱讀 英文原文

(責編:郱書)

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