【恐龍專題】把鳥喙改造成恐龍嘴?

■在《侏羅紀公園》(Jurassic Park)的電影中,科學家利用青蛙的基因體改造成恐龍。事實上,最科學的方法其實是改造鳥的基因,耶魯大學和哈佛大學的科學家,成功改變了基因表現,把鳥的頭顱改變成恐龍的模樣。

Bhullar BA, et al. Evolution. 2015 May 12. doi: 10.1111/evo.12684.
Bhullar BA, et al. Evolution. 2015 May 12. doi: 10.1111/evo.12684.

撰文|黃貞祥

越來越多科學證據顯示,鳥類的祖先很可能是像迅猛龍一類的獸腳類恐龍。雖然主要目的並非製造出恐龍,哈佛大學的Bhart-Anjan Bhullar等人的目的是要瞭解恐龍的口鼻部在一億五千萬年前如何改變成了鳥喙的分子機制。

沒有一個明確的解剖學特徵區別第一隻鳥類和其肉食恐龍祖先,鳥喙的演化比其他特徵還晚,鳥類已經長羽毛並且飛上天了,鳥還有恐龍般的嘴巴。形成恐龍和爬行動物口鼻部的一對前頜骨,隨著鳥類演化愈長愈長,並連接在一起,形成一個單一結構,也就是現在的鳥喙。

為了瞭解這些骨頭是怎麼融合的,Bhullar和演化生物學家Arhat Abzhanov等人分析了雞和鴯鶓喙部以及短吻鱷、烏龜和蜥蜴口鼻部的胚胎發育,他們推測爬蟲動物和恐龍的口鼻部也是用相同的方式從前頜骨發育而來的,而相關的發育機制在鳥類演化過程中發生了變化。前頜骨在我們身上就是附著前齒的。

他們還發現,調控面部發育的兩種蛋白質FGF8和WNT,在鳥類與爬蟲動物胚胎中的表現有所不同。在爬蟲動物中,這些蛋白質在兩個會變成面部的小區域表現較高。相較之下,這些蛋白質表現在胚胎相同區域的較大面積上。他們認為FGF和WNT的表現差異變化是鳥喙演化的關鍵因素。

為了驗證該想法,他們利用藥劑阻斷了雞蛋中兩類蛋白質的活性。他們並沒有孵化出小雞,雞胚的面部特徵改變乍看之下並不明顯,可是經過電腦斷層掃瞄後,發現有些雞胚的前頜骨只有部分融合,有些則變短了。他們也發現,那些被改變的雞胚,骨骼形態比較接近始祖鳥和迅猛龍。

他們的發現發表在學術期刊《演化》(Evolution)。雖然影響FGF8和WNT的藥物會讓雞嘴長得比較像恐龍,也不見得代表這些基因產生了遺傳上的改變,因為發生突變的可能是更上游的基因。可是如果確認是FGF8和WNT的影響,未來是有可能直接改變小雞胚胎DNA,使牠們返回至祖先形態,發育形成類似恐龍的嘴部和其他祖先特徵。

原學術論文:
Bhullar BA, et al. A molecular mechanism for the origin of a key evolutionary innovation, the bird beak and palate, revealed by an integrative approach to major transitions in vertebrate history. Evolution. 2015 May 12. doi: 10.1111/evo.12684. [Epub ahead of print]

參考資料:
1. Carl Zimmer. Reverse Engineering Birds’ Beaks Into Dinosaur Bones. New York Times. MAY 12, 2015.
2. Ewen Callaway. 'Dino-chickens' reveal how the beak was born. NATURE | NEWS. 12 May 2015.
3. Elizabeth Pennisi. How birds got their beaks. Science LATEST NEWS. 12 May 2015.

--
作者:黃貞祥 現於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育 生物學研究。科教中心特約寫手,從事科普文章寫作。

 

加入好友

2,707 人瀏覽過

發佈留言

發佈留言必須填寫的電子郵件地址不會公開。 必填欄位標示為 *

為了避免你是機器人,請在留言前回答以下問題: