研究揭示飞行羽毛进化之谜

图片来源：细胞出版集团

　　 如果仔细观察一只鸡的羽毛，你会发现同一只鸟身上有许多不同形态的羽毛，甚至同一根羽毛上也是如此。从鸵鸟到企鹅再到蜂鸟，羽毛形状和功能的多样性在大大扩展。现在，研究人员采用了一种多学科方法了解这些羽毛是如何形成的。相关论文11月27日刊登于《细胞》。 我们总是想知道鸟类是如何以不同的方式飞行的。有的像鹰一样飞翔，有的像蜂鸟一样需要快速扇动翅膀。有些鸟类包括鸵鸟和企鹅，则根本不会飞。通讯作者、美国南加州大学洛杉矶分校的Cheng-Ming Chuong说，这种飞行方式的差异很大程度上取决于它们的飞行羽毛的特点。我们想了解飞行羽毛是如何形成的，以便更好地了解自然，并学习生物灵感建筑的原理。 在这项新研究中，研究人员以多种不同方式研究羽毛，从它们的生物物理特性到皮肤干细胞形成的潜在分子生物学。他们研究了不会飞的鸵鸟、短途飞行的鸡、飞翔的鸭子和鹰、高频飞行的麻雀，以及蜂鸟和企鹅的极端情况。为了更好地了解羽毛在进化过程中是如何变化的，研究小组还研究了保存在缅甸琥珀中1亿年前的羽毛。 根据发现，研究人员解释说，羽毛的模块化结构使鸟类能够适应进化时间，帮助它们在当今鸟类生活的许多不同环境中取得成功。它们的结构也允许鸟类身体不同部位的羽毛实现专门化。 为了追溯过去，研究人员研究了琥珀化石，以便探索精细的三维羽毛结构。研究表明，古代鸟类的羽毛与现代鸟类有着相同的基本结构，但特征更原始。例如，相邻的倒钩形成了羽枝重叠的羽片，而不是现在鸟身上发现的类魔术贴的钩状结构。 研究人员说，该研究除了帮助了解鸟类如何随着时间的推移适应环境之外，他们还希望这些受生物启发的建筑原理能在未来的技术设计中派上用场。他们指出，未来的复合材料可能有助于建造轻且结实的无人机、耐用而有弹性的风力涡轮机，或更好的医疗植入物和假肢设备。（来源：中国科学报 唐一尘） 相关论文信息：https://doi.org/0.1016/j.cell.2019.11.008

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