羽毛在恐龙中进化，是当今鸟类的关键特征。它们在鸟的皮肤中以精确的六边形图案排列，但目前还不清楚这是如何发生的。根据2月21日在爱丁堡大学William Ho博士和Denis Headon博士及其合作同事领导的开放获取期刊PLOS Biology上发表的一项新研究，鸟类羽毛的图案依赖于通过ectodysplasin(EDA)和它的受体EDAR - 相同的信号通路已知对鱼，蜥蜴和哺乳动物的毛囊，牙齿和鳞片的形成至关重要。

在鸟类发育过程中，羽毛首先沿着背部中部(背中线)连续出现，在一个扩散波中依次添加一排新的羽毛芽。最近的研究表明，羽毛图案化的自然变异与涉及称为成纤维细胞生长因子(FGF)和骨形态发生蛋白(BMP)的信号分子的两种途径有关。为了进一步阐明这一主题，Ho，Headon及其同事研究了细胞之间的信号传导，细胞运动和密度的变化以及机械过程如何整合以驱动羽毛图案的形成。

研究人员表明，鸟类羽毛的图案依赖于耦合的FGF和BMP信号传导，以及真皮细胞(间充质细胞)的运动。此外，第三种途径--EDA / EDAR信号传导 - 是驱动图案化波，在间充质细胞密度梯度上扩散和相互作用的关键信号。在机械化学过程中，FGF20诱导细胞聚集，压缩上覆表皮以快速增强FGF20表达。羽毛形成的行波由EDA的扩展波施加，其反过来引发FGF20的产生。EDA波在间充质细胞密度的梯度上扩散，通过降低开始形成羽毛芽所需的间充质细胞的阈值来触发图案形成。

有趣的是，研究人员发现，与鸡和鸭相比，这些波浪和羽毛图案的精确六边形阵列已经在不会飞的鸸and和鸵鸟的不同发展路线中丢失。

“羽毛的形成已被研究了50多年，作为了解简单组织如何相互作用产生器官的模型，”Headon说。“通过新技术，我们现在可以观察器官发育的过程，深入了解胚胎体如何通过移动和相互发信号的细胞产生复杂的解剖结构。当我们发现羽毛数量确定的基本规则在孵化鸡之前，我们可以设想如何定制养殖鸟类的羽毛密度，它们可能会经历过热，适合它们栖息的气候。“