鸡羽的胚胎模式形成

　　

生物通报道：鸡的羽毛为何会长在正确的地方？这个看似无聊的话题，其实一点都不简单。试想：简单的根本原因怎么会累积出复杂的结果？

鸡羽的排列方式有斑点（spots）和条纹（stripes）两种，对于南卡罗莱那大学生物学家和牛津大学数学家来说，这些属于模式（patterning）领域的问题。

为了在分子和系统水平上了解模式形成，研究人员观察鸡胚的羽毛排列形式。鸡胚的羽毛，更确切地说是羽毛芽基（feather buds，生物通编者译）出现在纤维原细胞生长因子（fibroblast growth factor ，FGF）被激活的胚胎表皮。一种活化方式是怎样通过FGF实现的？研究人员推测是一种未被发现的下游细胞信号途径。

为了弄清在皮肤模式形成过程中调节FGF活性的机制，研究人员构建出一种培育的鸡胚皮肤模型，以一系列特异抑制物探测潜在的下游信号途径（含有特异抑制物）靶标。研究人员在有丝分裂原激活的蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase， MAPK）途径中取得重大突破。对MAPK途径进行操作，产生许多羽毛模式的特征，从点到条纹，到同源片（homogenous patches，生物通编者译），都反映了受抑制的羽毛芽基分离的变化程度。比如说条纹数量会随着抑制剂剂量上升，操作时间提早而增多。

FGF/MAPK活性在皮肤层中的主要靶标是上皮细胞或者间叶细胞（mesenchyme）。培养皮肤移植物的培养基，可以使研究人员利用荧光标记观察细胞的运动以及单个细胞的轨迹，然后利用活细胞视频显微镜（time-lapse video microscopy，生物通编者译）实时记录观察结果。研究人员发现FGF/MAPK途径通过间叶细胞发挥功能。

荧光标记的细胞的分析结果证实MAPK途径被抑制后，间叶细胞数量上升。对照组中，未发育的羽毛芽基上皮细胞出现细胞重排，细胞形状变长。在抑制剂处理过的体外上皮细胞中，细胞仍保持鹅卵石形，随机排列。

尽管鸡羽动画短片对好莱坞构不成威胁，研究人员表示观察条纹vs.点的格式化过程非常迷人。一个理论生物学家小组通过这些羽毛模型，研制出一模拟定期模式形成过程的数学模型，这种基础工作为发育疾病等健康问题、进化生物学以及组织移植等生物工程的研究带来了新的思路。（生物通记者 小粥）

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The American Society for Cell Biology
46th Annual Meeting
San Diego, CA
December 9?3, 2006