Bhart-Anjan Bhullar
孵化の準備ができた鶏胚の頭蓋骨には通常嘴があるが(左)、特定のタンパク質が遮断されると(中央)、むしろ現代のワニのように2本の骨から爬虫類の「鼻」を発生させる(右)。
生物学者たちは、鳥のくちばしを作る分子をいじって、恐竜のような顔を持つニワトリの胚を作り出しました。 “我々は決して実際のダイノチキンなどには戻りません “と。 むしろ、チームは、1億5000万年以上前に恐竜が鳥に進化したときに、鼻がどのようにくちばしに変わった可能性があるかを判断したいと、彼は言います。 しかし、鳥の進化の初期には、恐竜や爬虫類の鼻を形成していた双子の骨(前顎骨と呼ばれる)が長くなり、結合して現在のくちばしになったのです。 「他の脊椎動物のように、鼻の両側にある2つの小さな骨の代わりに、1つの構造に融合されたのです」とBhullarは言う。
顔の復元
これらの骨が融合した可能性をよりよく理解するために、Bhullar 氏とハーバード大学(マサチューセッツ州ケンブリッジ)の進化生物学者 Arhat Abzhanov 氏率いるチームは、鶏とエミューのくちばし、ワニ、トカゲ、カメの鼻の胚発生を分析しました。 研究チームは、爬虫類や恐竜の鼻は前顎骨から同じように発生し、鼻を形成する発生経路は鳥類の進化の過程で変化したと推論しました。
研究チームは、顔の発生を指揮することが知られている2つのタンパク質、FGFとWntが、鳥と爬虫類の胚で異なって発現していることを発見しました。 爬虫類では、このタンパク質は胚の顔へと変化する部分の2つの小さな領域で活性化していたのです。 一方、鳥類では、両方のタンパク質が胚の同じ領域全体に大きなバンドで発現していた。 Bhullar教授は、この結果を、FGFとWntの活性の変化がくちばしの進化に寄与したという暫定的な証拠と見ている。
この考えを検証するために、研究チームは、発育中の何十もの鶏卵に両蛋白質の活性を阻害する生化学物質を加えた。 研究者らは実際に卵を孵化させなかったとBhullar氏は言う。 その代わりに、孵化の準備ができたヒナの顔に、タンパク質が阻害されていないヒナとは微妙に異なる様子が見て取れたのである。 ブラーによれば、タンパク質が変化したヒナにはまだくちばしになるはずの皮膚にひらひらが残っており、その差は明らかではない。 「外見上はまだクチバシだと思うでしょう。 しかし、骨格を見たら、非常に混乱するでしょうね」と彼は言う。 「ある胚では、前顎骨は部分的に融合していましたが、別の胚では、2 つの骨は区別され、かなり短くなっていました。 研究チームは、コンピュータ断層撮影スキャナーで頭蓋骨のデジタルモデルを作成し、これらのいくつかは、改造されていないニワトリよりも、始祖鳥やヴェロキラプトルなどの恐竜の骨によく似ていることを発見しました」
「非常にクールです」と、ハーバード大学医学部の発生生物学者クリフォード・タビン氏は言います。 彼は、Bhullar氏のチームが、FGFとWntの発現の変化が鳥のくちばしを形成したことを強く立証していると考えています。 しかし、その原因となる遺伝的変化を特定するのは、もっと難しいだろう。 FGFとWntをコードする遺伝子、関連する生化学的経路の遺伝子、あるいは遺伝子発現に影響を及ぼす「制御」DNAに潜んでいる可能性があるのだ。 これらの変化を特定できれば、ニワトリのゲノムを改変してそれを含めることができるかもしれません(逆に、ゲノム編集によって爬虫類をより鳥らしくすることもできます)。
ボーズマンにあるモンタナ州立大学の古生物学者ジャック・ホーナは、遺伝子的アプローチで、ニワトリに恐竜に似た尾を付けたいと考えています。 昨年発表された論文2において、彼のチームは現代の鳥類における尻尾の消失に関与している可能性のある変異を特定しました。 しかし、これらの知見を「恐竜のようなニワトリ」の作出に応用することは難しいことが判明したという。 「尾については、もう少し問題があります。 構成要素が非常に多いのです。 他の解剖学的特徴は発生タンパク質をいじくることによって変えることができる、とホーナーは付け加える。 「新しい種類の動物を作ることを考える多くの機会を与えてくれます」
Bhullar は、Horner のビジョンを賞賛していますが、彼は、進化がどのように新しい形を作り出すかを明らかにするために進化を再生することにもっと興味があると言っています。 彼の研究室では、古代の解剖学を復活させることによって、哺乳類の頭蓋骨の拡大やワニの変わった下肢を研究することを計画しています。 「私は、タイムマシンがなくても、深い過去に入り込むことができるような大きな窓を開くことができると思います」と、彼は言う
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