科学家在研究中意外地使老鼠长出腿代替生殖器，这一发现可能有助于解释某些物种的肢体发育差异。
（Lozovska 等人，《国家通讯》，2024 年）
在小鼠发育早期关闭一个基因导致研究人员意外地得到了六足哺乳动物胚胎。这一奇怪的结果将发育生物学家 Anastasiia Lozovska 和 Moisés Mallo 及其同事在葡萄牙古尔本基安科学研究所的脊髓研究引向了新的方向。
在一项由Anastasiia Lozovska和Moisés Mallo领导的研究中，科学家们在葡萄牙古尔本基安科学研究所通过关闭小鼠胚胎发育早期的Tgfbr1基因，意外地导致了六足哺乳动物胚胎的产生。“不是我选择了这个项目，而是项目选择了我，”马洛告诉《自然新闻》的萨拉·里尔登。
研究小组比较了 10 至 17 天大的小鼠胚胎，其中有和没有 Tgfbr1 基因的功能版本，Tgfbr1 编码 Tgfbr1 受体蛋白。
Tgfbr1 有助于信号传导通路，为形成体提供从躯干到尾部的方向。该途径为发育中的胚胎细胞提供“创建后肢”或“外部生殖器”指令。
典型的小鼠胚胎（左）和 Tgfbr1 基因在发育过程中被关闭的胚胎（右）。 （Lozovska 等人，《国家通讯》，2024 年）
当哺乳动物胚胎生长时，它会从头到尾按顺序构建结构。在发育早期，遗传机制从关注头部转向延伸身体并为主要器官系统奠定基础。
随后，发生第二次转变，多层组织中基因的激活使躯干延伸，形成尾巴。
正是在这个过程中，新出现的组织之间的相互作用产生了身体出口通道和生殖器所必需的结构。
虽然腿和手臂有许多相同的基因，但在这个过程的早期，后肢和生殖器有更多的共同点。有人认为它们源自祖先物种相同的初始原基结构。
Lozovska 及其同事想知道：“因此，确定与我们的工作发现的发育可塑性相关的机制是否可以帮助解释蛇没有后肢，但大多数蜥蜴却存在后肢，这将是一件很有趣的事情。”
科学家们发现，尽管没有 Tgfbr1 功能版本的胚胎中额外腿的位置有相当大的不同，但这些腿中表达的其他基因与正常小鼠四肢中发现的基因相似。
两个附属物都来自组成早期胚胎的三个组织层的中间，即中胚层。研究人员怀疑，当变成四肢的细胞推出到周围的组织外层（内胚层）时，它们可能会收到更多“成为腿”的信息，从而进一步发育成畸形但成熟的肢体结构。
Lozovska 和团队仔细观察了突变腿部组织中的 DNA 与对照小鼠的比较，发现染色质重塑——控制细胞 DNA 访问的蛋白质已转变为“腿部”配置，而不是“生殖器”配置配置。
研究人员仍然不知道 Tgfbr1 基因抑制导致多出一双腿的确切机制。
更多地了解这些基本过程将为研究人员提供额外的工具来应对发育挑战和疾病。
这项研究发表在《自然通讯》上。