河豚以其奇特而极端的皮肤饰物而闻名，但它们如何拥有被称为刺的刺尖皮肤结构在很大程度上仍然是一个谜。现在，研究人员在7月25日发表在iScience杂志上的一项研究中发现了负责河豚刺的进化和发育的基因。事实证明，这个过程非常类似于其他脊椎动物如何获取它们的头发或羽毛 - 并且可能使河豚能够填充独特的生态位。
“河豚是海洋中最奇怪的鱼类之一，特别是因为它们骨骼减少，喙状牙齿形成，而且它们形成刺而不是鳞片 - 不是到处都是，而是在身体的某些斑块中，”相应的作者Gareth说。弗雷泽(@garethjfraser)，佛罗里达大学助理教授。
弗雷泽和他的团队跟踪了胚胎中河豚刺的发展。虽然他们最初假设由鳞片形成的刺 - 河豚失去其鳞片成分但保留了脊柱 - 但他们发现脊柱在鳞片上具有发育独特性。他们还发现，河豚刺的发育依赖于通常在其他脊椎动物的羽毛和毛发中表达的相同基因网络。
弗雷泽说：“这让我感到震惊，无论动物的进化方式如何不同，它们在发育过程中仍会使用相同的基因集合。”
然后研究人员决定研究如果他们操纵这些基因会发生什么。使用CRISPR-Cas9和其他遗传技术，研究人员阻止了特定基因，这些基因是皮肤附属发育的经典标志。这样做可以减少河豚的刺数量，并放松对河豚出现刺的限制。
通常，棘刺定位于河豚的特定区域。弗雷泽说，刺的这种定位是为了加强保护。
“当河豚通过摄入水或在某些情况下吸入空气时会膨胀，他们的皮肤会变得紧张，特别是在腹部附近，更容易受到损伤，例如被撕裂，”他说。“脊椎加强了膨胀的腹部。在极端情况下，一些河豚在身体上丢失了所有其他刺，仅保留腹部刺。”
弗雷泽说，脊柱覆盖范围多样化的原因很可能是生态学的。
“在脊柱损失或获得方面，真正推动这些变化的因素是多因素的，但脊柱覆盖和形态的变化可能使河豚能够利用他们可利用的新生态位，”他说。“随着气候变化和环境变得不同，河豚可能会利用这些不断变化的特性来容忍和适应变化。”
通过他们的测序工作，弗雷泽和他的同事希望最终确定基因组中的差异，这些差异允许脊柱覆盖，形态和从鳞片到脊柱的过渡的多样性。
“我们可以操纵与河豚鱼多样性相关的不同事物，这为我们提供了关于正常发育所必需的基因功能的线索，并帮助我们了解河豚刺的进化和模式，”弗雷泽说。“河豚是与其他群体截然不同的野生鱼类，最终，我们希望看到河豚的基因组特有的东西是否可以提供线索来提出可以创造这些奇怪结构的机制。”
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