羽毛の発達の複雑なパターンのための簡単な説明　8.18.05
　　ユーレカラート　PNAS　Richard O. Prum
　　以下、ユーラカラートのほにゃ訳
　　ニュー・ヘイヴン、コネチカット州 。鳥が複雑な羽の成長を制御するのに使用
　するメカニズムの数学的モデルをテストする生物学者達は、綿羽で飾られた羽
　の構造は、羽枝の成長を活性・抑制する少なくとも2つの遺伝子の協調にかか
　わることを発見した。

　「羽の成長のこれらのメカニズムを理解により、羽毛のユニークな美全体に関す
　る新しい見解が与えられる。」と、リチャード・プラム(Prum)、第一執筆者は研究
　で言った。プラムは鳥類学のWilliam Robertson Coe教授および、エール大学の
　ピーボディー自然史博物館の鳥類学と脊椎動物学の学芸員である。

　生物学者達が組んだチームは、枝分かれする羽の成長の秘密のいくつかを明
　らかにし、羽のユニークな複雑さがどう進化したかもしれないかを提案する数学
　的および分子による法の組み合わせを使用した。鳥類学者プラムは、ウィスコン
　シン大の解剖学者Matthew Harris と John Fallon 、コーネル大の統計学者Scott
　Williamson、およびマックス・プランク研究所の統計学者Hans Meinhardtが含まれ
　るチームを率いた。

　彼らの発見は複雑な生物学的構造の成長に関する古典的な理論の最も良い実
　験証拠を提供する。1950年代に、アラン・チューリング(数学者、先駆けているコン
　ピュータ科学者、およびコードブレーカー)は、繰り返されたパターンが展開するも
　のを引き起こす化学的モルフォゲン--ものごとを引き起こす活性剤、および活性
　剤を抑圧する抑制剤--か分子の中の相互作用で現れることができるだろうと提
　案した。

　羽毛のモデルをテストするために、ハリスは6日目のひよこの胎児の皮膚の中に
　レトロウイルスを注射することによって、活性剤、Shh、または抑制剤、Bmp2の発
　現を強制した。その結果は、発生に関する遺伝子間の単純な関係が羽の構造の
　構成のための基礎であるかもしれないことを示す、局所化されたパッチによって
　見られた。

　これはあらゆる植物、動物の中で、50年前にチューリングによって思い描かれた
　ような、発生段階のシグナル伝達分子を実際に反応させることができる最初の証
　拠であった。この研究は生物学のこれらの最も基本的な疑問にいくつかの鍵を提
　供する。この発見は、また、より複雑な軸羽がより単純な綿羽から、オリジナルの
　活性剤抑制剤組合せに新たな発現剤の付加により進化したことを示す。プラムは
　現在、これらの他の分子シグナルの探索におけるいくつかの手がかりで続行して
　いる。

　Molecular evidence for an activator–inhibitor mechanism in development of em
　bryonic feather branching
　Matthew P. Harris , Scott Williamson , John F. Fallon , Hans Meinhardt and
　Richard O. Prum
　PNAS | August 16, 2005 | vol. 102 | no. 33 | 11734-11739

　アブストラクトほにゃ訳
　発生および進化生物学において、形態的複雑さの発生基礎は、中心的な問題の
　まま残っている。羽毛は、複雑な形態学的な珍しさの発生を分析するために、ユ
　ニークな構造を備えている。ここで、我々は、正羽枝皺の形態形成の間シグナル
　を出す、ソニック・ヘッジホッグ(Shh)遺伝子と骨の形態形成タンパク質2(Bmp2)と
　の相互作用について記載する。我々は、羽枝皺の不連続なパターンの初期の構
　成と、ひよこの新綿羽の羽枝皺の形態形成の観測された変化について説明する
　ために、管状羽毛上皮組織シグナルを出すShhとBmp2の活性剤抑制剤モデルが
　十分であることを示す。そして、実証的なテストが、羽毛の外胚葉の中で、Shh(活
　性剤)がそれ自身およびBmp2(抑制剤)の転写を増加調節するが、Bmp2のシグナ
　ルはShhの発現を下方調節するという、モデルの仮定を支持する。2番目の活性
　剤および背側/腹側に分極している活性化シグナルの変更を取り入れているより
　複雑なモデルは、より複雑な分岐している正羽の成長の間に観測される羽枝の
　形態形成パターンのすべてを発生することができる: 新しい羽枝皺の構成、螺旋
　状の成長、および羽枝皺癒合。羽の形態形成と発展の統合モデルは、綿羽の構
　造が羽芽の基礎的な上皮でシグナルを出すShhとBmp2との活性剤抑制剤相互
　作用の確立で進化したと提唱する。次に、正羽の構造は、2番目の、羽毛中の局
　部的抑制剤、および背側/腹側シグナル勾配に従って、羽枝皺形態形成の統合
　を通じて進化した。このモデルは、綿羽が正羽に対し原始的であるという古生物
　学的証拠と一致している。