網絡圖片

人類雙足行走秘密 科學家竟從魚中找到

人類與其他靈長類的分別,除了智力,更在於我們能雙足行走。然而,科學界一直找不到近親與我們在基因上有什麼相關的大不同。最新的史丹福大學研究卻從三刺魚身上解開這個謎思。

三刺魚 (Gasterosteus aculeatus) 通常長約 5 厘米,遍佈於美洲和亞洲沿岸。在不同的生態環境下,其骨骼結構也有異——生活於海水中的三刺魚有較大較厚的鱗片,而淡水三刺魚則有較小較輕的魚鱗,增加其浮力與靈活性,令水面上的大型捕獵者難於捕食牠們。

不同三刺魚的外觀 Alexander Francis Lydon (1836-1917), via wikipedia

團隊就發現魚鱗的大小是由其中一種骨塑型蛋白 (Bone Morphogenetic Proteins, BMPs) 生長因子 GDF6 的基因表達程度不同所影響:淡水三刺魚的 GDF6 基因顯現 (gene expression) 更高,而海水三刺魚則較低。利用基因工程技術,團隊成功將海水三刺魚的 GDF6 顯現程度增加而改變其鱗片大小。

參與研究的生物學家 David Kingsley 表示,雖然跨越兩種完全不同的物種而獲得成果的研究是相當不尋常,但上述的發現令團隊相信 BMPs 很大機會影響靈長類以至人類的下肢發展,很有可能是人類演化史上關鍵的改變,故此繼續深入分析。

此前的研究經已指出,人類比黑猩猩少 500 個調控基因,其中兩個亦位處 GDF6 附近。而為了確認 GDF6 與雙足行走的關係,史丹福的學者將黑猩猩的 GDF6 調控 DNA 殖入老鼠身上,控制老鼠的後肢以及大姆指的發展。

結果顯示,沒有能力製造 GDF6 的基改老鼠不單後肢與大姆指較短,其體型以至頭顱也比正常小,確定了 GDF6 在肢體發展與演化上擔當重要角色;同時,這個基因也影響人類以至所有動物的骨骼發展,只要有輕微的改變,就會令動物有不同的體格。

來源:
Science Daily, Tweak in gene expression may have helped humans walk upright

報告:
Indjeian, V.B., Kingman, G.A., Jones, F.C., Guenther, C.A. & et al. (2016). Evolving New Skeletal Traits by cis-Regulatory Changes in Bone Morphogenetic Proteins. Cell, published online 7 Jan 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2015.12.007

文/ac

編輯推介

    發表意見