TGF-β信号通路的异时激活促进了鸟类胸骨的多样性

《Nature Communications》：Heterochronic activation of TGF-β signaling drives the diversity of the avian sterna

　　

摘要

适应性进化塑造了脊椎动物的骨骼形态，支持了多种运动方式和生活方式。在会飞的鸟类（鸟胸类）中，胸骨会发育出一个腹侧龙骨，用于附着对飞行至关重要的胸肌。相比之下，不会飞的鸵鸟类既没有飞行能力也没有龙骨，这导致它们的胸骨形状存在显著差异。在这里，我们以鸡和鸸鹋的胚胎为模型，研究了这种差异背后的细胞和分子机制。通过一系列分析，包括时空转录组学研究和球形培养系统，我们发现TGF-β信号通路在两种物种中都会被激活，该通路能促进胸骨软骨前体的增殖，直到左右两侧的前体细胞相遇。在鸡中，这种激活会持续存在，推动龙骨原基的腹侧扩展；而在鸸鹋中，该信号通路会早期关闭，从而阻止龙骨的形成。我们的研究结果表明，与行为转变相关的骨骼形态变化可能源于发育信号通路的异时性变化，这加深了我们对塑造骨骼多样性的进化逻辑的理解。