羽毛、毛髮、鱗片有異曲同工之妙

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文／黃貞祥 2023-03-23

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圖／維基百科

文／黃貞祥

哺乳動物、鳥類和爬行動物都是羊膜動物，分別屬於合弓類動物（哺乳類與似哺乳爬行動物）與蜥形動物（含爬行動物、鳥類）。哺乳動物的毛髮和鳥類的羽毛，在發育過程中，會從一種稱為「基板」（placode）的組織而來，它是被稱為柱狀細胞的特殊細胞，在胚胎中形成的變厚皮膚──「疙瘩」，也就是俗稱的雞皮疙瘩。雞和人都有雞皮疙瘩，可是爬行動物的發育過程中，未曾發現有「基板」這疙瘩狀構造，所以科學家相信，爬行動物的鱗片與哺乳動物的毛髮以及鳥類的羽毛毫無關聯。

皮膚附屬各有千秋

可是問題來了，鳥類和哺乳動物的親緣關係甚遠，和爬行動物反而相近，現在已有大量證據指出，鳥類是演化自獸腳類恐龍，與鳥類最接近的現生爬行動物是鱷魚。而爬行動物保留較多祖徵，換句話說，又比鳥類更接近祖先的形態特徵。

所以就有了兩種可能性，一為基板是獨立在鳥類和哺乳動物演化出來的，是種趨同演化；二為基板是羊膜動物的共同祖先，也就是爬行動物、哺乳動物和鳥類在3億2千萬年前的共同祖先就演化出的構造，用作皮膚附屬物的發育，但是在爬行動物隨著時間的推移失去了基板，而鳥類和哺乳動物則保留了下來。

基板演化不謀而合

瑞士日內瓦大學的遺傳學家Michel Milinkovitch在寵物市場邂逅了罕見的無鱗澳大利亞松獅蜥，帶回實驗室研究後發現，原來牠們的一個稱作EDA的基因有突變，導致松獅蜥無鱗。在人類中，EDA基因突變可導致少汗型外胚層發育不良，從而長出異常的牙齒、指甲和汗腺。

他和芬蘭赫爾辛基大學生物學家Nicolas Di-Poi進一步研究了松獅蜥、尼羅河鱷和玉米蛇的胚胎。他們利用掃描電子顯微鏡對這些爬行動物的胚胎進行觀察，結果發現了數以百計的基板，恰好都位於最終生成一個鱗片的地方。過去沒有觀察到基板的出現，是因為爬行動物的基板形成後存在時間很短，加上研究爬行動物發育的人不多，所以錯過了機會在對的時間和對的地點看到基板發育。

他們也發現，攜帶了兩份EDA突變對偶基因的同型合子爬行動物根本沒有發育出基板，從而導致鱗片的缺失，而攜帶了一份EDA突變對偶基因的爬行動物則發育出了較小的鱗片。

他們的下一步是了解毛髮、羽毛和鱗片是如何從同一祖先結構產生了多樣化。這個研究也展現了利用非模式生物進行生物學研究的重要性。

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