鳥の顔は哺乳類の顔とは大きく異なります。鳥類のくちばしは長くて鋭いものもあれば、広くて平らなものもあるのに対し、哺乳類は口先と鼻をもつ傾向があります。しかし、それらは大きく異なっていますが（おそらくカモノハシを除いて）、新しい研究により、顔の構築に関しては、鳥類と哺乳類は同じ遺伝経路とネットワークを使用していることが明らかになりました。
で発表された新しい研究 科学の進歩動物の胎児の発達と、顔の形を制御するためにそれに沿って発生する信号に注目します。これを通じて、マックス・プランク進化生物学研究所のマルケタ・カウカ率いる研究者らは、カリフォルニアにあるローレンス・バークレー国立研究所のアクセル・ヴィゼルおよびローラ・クックと協力して、これらの共有経路とネットワークがどのようにして異なる顔を生み出すのかを解明した。
タイミングと場所が重要な役割を果たす可能性があることがわかりました。
胚発生中の遺伝子発現
顔面の多様性は、種が特定の生態学的ニッチで繁栄するのを助け、さまざまな摂食戦略をサポートする適応を反映していることが研究で判明した。顔の構造は、「発達のオーガナイザー」として知られるシグナル伝達センターのおかげで、胎児期に発達し始めます。
ここから信号が放出され、近くの細胞に顔の特徴を発達させるよう指示します。プレスリリースによると、一見すると、発生のオーガナイザーの1つは外胚葉にあり、モルフォゲンとして知られる分子の放出を指示できるという。研究チームが興味深いと感じたのは、鳥類と哺乳類の間のモルフォゲンの多くが同じだったということだ。もしそうなら、遺伝子はどのようにして異なる顔を作るかを知るのでしょうか?
答えはそれほど複雑ではありません。研究チームは、顔の多様性は非コード DNA 配列の変化から生じる可能性が高いことを発見しました。この変化はスイッチのように機能し、遺伝子がいつ発現するかを制御します。
「胚の発生中、多くの遺伝子がさまざまな組織で複数の段階で繰り返し使用される」とカウカ博士はプレスリリースで述べた。 「遺伝子そのものを変えると、体の多くのプロセスや部分を一度に壊してしまうリスクがあります。しかし、遺伝子がいつどこで使われるかを制御する調節要素を変えることで、進化は生物全体を損なうことなく、顔などの特定の特徴を作り変えることができます。」
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ネズミとニワトリの比較
研究のために、研究チームはマウスとニワトリの顔の発達を比較しました。研究チームは、胚の発生中に予期せぬ進化的変化を観察した。ニワトリとマウスの遺伝子制御の主な違いは、発生オーガナイザーよりも間葉細胞（筋肉から骨までさまざまな組織に発達する可能性のある細胞）でより顕著でした。これらの細胞は、どこに移動し、何になるべきかについて、発達組織者から指示を受けることがよくあります。
「これらの細胞は最終的に、例えば軟骨や骨を生成し、顔の骨格の主な構築者として機能し、顔の形状を決定します。私たちの結果は、顔の多様性が信号の生成方法の変化だけでなく、信号が他の細胞によって認識される方法の変化によっても形作られることを示唆しています。」とステラ キョーメン博士は述べています。学生であり研究の筆頭著者はプレスリリースで述べた。
人間の顔の形との関係
研究中、研究チームは、マウスやニワトリの顔の形を制御する遺伝的シグナル伝達が人間の顔の変化に役割を果たしているかどうかにも興味を持った。
収集したデータを顔の形の違いに焦点を当てた大規模な人間の遺伝的研究と比較することにより、顔の発達に活発な要素の多くが人間の顔に共通して関連するゲノム領域と重複していることが判明した。
「これは、進化が種間の多様性を生み出すために使用するのと同じ制御メカニズムが、私たち自身の種内の多様性にも寄与していることを示唆しています」とキョメン氏は述べた。
「これらのデータは、遺伝子がテンプレートを提供することを示しているため、興味深いデータですが、その情報がどのように使用されるかを決定するのは規制の状況です。種固有のエピゲノムデータを統合することで、脊椎動物の顔の多様性を形成する、より広範に保存されたメカニズムを特定できるようになりました」と、研究の共同研究者であるアクセル・ヴィゼル氏はプレスリリースで付け加えた。
研究チームによると、さらなる研究が必要であり、このデータを使用して顔の発達をより深く理解したいと考えています。
「特にニワトリの顔組織から単細胞エピゲノムデータを生成することは、頭蓋顔面進化を調査するための重要なリソースとなるだろう」と研究共著者のローラ・クック氏はプレスリリースで述べた。
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