基因编辑，让实验小鼠长出“飞行膜”——哺乳动物的飞行密码

古往今来，人类极为羡慕会飞的动物——咱们这边的神仙妖怪靠腾云驾雾，西方的天使恶魔用翅膀扑腾。最终科学开始大行其道，人类发明了气球、飞机等等等。

科学家并没有就此打住，一些研究开始探寻飞行哺乳动物的“魔法改造”——飞行的基因与基因编辑。

各自独立进化，挑战极限

会飞的生物多种多样。

无脊椎动物（昆虫）是第一个进化出飞行的动物群体，之后，爬行类、鸟类、鱼类、哺乳类。时至今日，这些脊椎动物依旧在不断挑战天空的极限。

需要强调的是，虽然结构差异显著，但飞行脊椎动物群的翅膀无一例外是以前肢为基础的——背后长翅膀的天使，按脊椎动物的构造不可能飞起来，天使应该和昆虫一个路子。

使用动力飞行的脊椎动物类群只有鸟类，和哺乳动物中的独苗苗——蝙蝠，唯一能够维持水平飞行的哺乳动物。

剩下的都是无动力飞行——滑翔。（这其实不是一个绝对准确的说法，因为许多新研究都发现一些种类的鼯鼠已经进化出创造涡流的方法）

鼯鼠等滑翔哺乳动物能够利用四肢之间的肉质飞行膜远距离滑翔；飞蛙使用大大增大的蹼足；还有飞蜥，它们将活动的肋骨展开成一对平坦的滑行翼板；“会飞”的蛇也使用可移动的肋骨将身体压扁成符合空气动力学的形状，在空中游走；飞鱼可以使用扩大的翼状鳍翱翔数百米，最长的单次飞行记录是 45 秒。

所有这些群体中的每一个，翅膀都是独立进化的。

飞行膜（翼膜）

“朝月亮出发。即便你失败了，也将落于繁星之中”——许多哺乳动物群体似乎都将这一句“鸡汤”牢记在心，只不过是落于树上。

虽然鸟类是无可争议的天空冠军，在侏罗纪时期就掌握了飞行，但哺乳动物实际上比鸟类更努力——频繁地进化出飞行能力。

事实上，当今生活的多达七种不同的哺乳动物群已经相互独立地飞向天空————比如鼯鼠、有袋负鼠和鼯猴（灵长类动物的表亲）。

它们都有一些共同点：四肢之间的特殊皮肤结构，称为翼膜或飞行膜。

尽管是看似简单的一层膜状皮肤结构，但飞行膜异常复杂——包含毛发、大量触敏神经元、结缔组织，甚至是薄薄的肌肉。

但在形成的最早阶段，这些膜由皮肤的两个主要层控制：内层真皮和外层表皮。它们与邻近的皮肤几乎没有区别。但在某个时候开始迅速变化：真皮会经历一个称为凝结的过程，细胞聚集在一起，组织变得非常致密。同时，表皮在称为增生的过程中变厚。

科学家们进行了一个大胆的猜测——飞行膜的遗传基础早于飞行，所有哺乳动物都有这种基因，即使是生活在地面上的哺乳动物。

于是，科学家把这些飞行哺乳类请进了实验室。

飞行密码

结果，最新的研究发现，一种名为 Wnt5a 的基因与这些早期皮肤变化（凝结和增生）的发生密切相关。

当研究人员将研究对象扩展到蝙蝠时，发现蝙蝠发育中的侧翼骨里，Wnt5a 活性模式与鼯鼠、有袋蜜鼯的 Wnt5a 活性模式极其相似。

这是令人惊讶的，因为蝙蝠和袋鼯那最后的共同祖先，大约是 1.6 亿年前的了。

随着实验的进行，科学家们发现普通实验室小鼠身上也存在着 Wnt5a 基因的活性模式，比如形成耳朵时。好家伙，真是好家伙，激动的科学家摩拳擦掌地开始了跨度有点儿大下一阶实验。

基因编辑。

通过涉及基因编辑、皮肤组织培养等一系列实验，小鼠在被添加额外的 Wnt5a 基因后，发生了形成早期飞行膜的现象——真皮凝结，表皮增生。

鼓掌。

这个结果暗示了一些深刻的东西：Wnt5a 在引导飞行膜，由于共同的祖先，今天大多数活着的哺乳动物都继承了这个由 Wnt5a 驱动的程序，当蝙蝠、鼯鼠等物种开始各自的空中之旅时，使用的是一个共同的“基因工具包”。

甚至，同样的工具包很可能存在于人类身上，并且以我们尚未完全理解的方式工作。

这项研究工作当然有局限性。首先，小老鼠还没有被编辑成会飞的新物种。

暂时还没有。

现阶段，虽然基因编辑展示了 Wnt5a 和翼骨皮肤分化之间的因果关系，但科学家还没完全了解致密、厚实的皮肤区域是如何变成又薄又宽的飞行膜的。更多具有未知作用的基因必然会参与其中。

但研究展示了哺乳动物飞行在分子水平上的新观点——飞起来，大家可能都有机会。

作者感谢你的关注(- _-)