雞隻如何重現恐龍羽毛的演化奇蹟

羽毛的起源一直是科學界熱議的話題，而瑞士研究團隊透過雞胚胎實驗，深入探討了羽毛形成的基因機制。他們透過操控關鍵的訊號傳遞路徑，成功重現了類似原始羽毛的結構，揭示了羽毛發育過程的驚人韌性與演化精緻度。即使受到幹擾，羽毛的生長往往能迅速恢復，這顯示了這一演化創新的複雜性與穩定性。

羽毛是動物界中最複雜的皮膚結構之一。其演化起源雖有爭議，但化石與發育生物學的證據指向一個共同的起點：稱為原始羽毛的簡單毛狀結構。這些早期的羽毛前驅物，由單一的管狀纖維組成，被認為約在2億年前首次出現在某些恐龍身上。甚至有科學家推測，原始羽毛可能在更早的2.4億年前，就已出現在恐龍與翼龍的共同祖先身上。

原始羽毛的出現，可能是羽毛演化的第一個關鍵步驟。與現代羽毛不同，原始羽毛是未分叉的圓柱形纖維，缺乏今日羽毛的精細羽枝與羽小枝，也沒有羽毛生長的皮膚小囊——毛囊。這些早期結構可能最初用於保溫或展示，後來才逐漸被自然選擇塑造成更複雜的飛行適應形式。

日內瓦大學的Michel Milinkovitch教授及其團隊，專注於研究分子訊號傳遞路徑如何影響脊椎動物胚胎中鱗片、毛髮與羽毛的發育。在先前的研究中，他們透過在雞胚胎中啟用Sonic Hedgehog（Shh）路徑，成功將鳥類腳部的鱗片永久轉化為羽毛。

「由於Shh路徑在羽毛發育中扮演關鍵角色，我們想觀察當它被抑制時會發生什麼，」Michel Milinkovitch實驗室的博士後研究員Rory Cooper解釋道。他們在胚胎發育的第9天注入抑制Shh路徑的分子，結果觀察到未分叉且未內陷的羽芽形成，類似於原始羽毛的早期階段。

然而，從胚胎發育的第14天開始，羽毛的形態發生部分恢復。此外，雖然小雞孵化時帶有區域性裸露的皮膚，但休眠的皮下毛囊自主重新啟用，最終使雞隻長出正常的羽毛。「我們的實驗顯示，雖然腳部鱗片的發育受到短暫幹擾後會永久轉化為羽毛，但要永久破壞羽毛的發育卻困難得多，」Michel Milinkovitch總結道。

「顯然，在演化過程中，基因互動作用的網路變得極其穩健，即使在顯著的基因或環境幹擾下，仍能確保羽毛的正常發育。現在的挑戰是理解基因互動作用如何演化，以促成如原始羽毛這樣的形態新特徵的出現。」

參考文獻：Rory L. Cooper與Michel C. Milinkovitch，2025年3月20日，PLOS Biology。DOI: 10.1371/journal.pbio.3003061