β角蛋白是支持鳥類飛行的重要因素
鳥類羽毛的主要成分是蛋白質(zhì)，同時還含有部分β角蛋白，β角蛋白在鳥類的鱗片及爪子、鱷魚、變色龍中也有發(fā)現(xiàn)，而哺乳動物的毛發(fā)和指甲中存在相似但不同的α角蛋白。β角蛋白一直以來都是鱗片、羽毛和爪子的重要成分，經(jīng)歷了上百萬年的進(jìn)化，它形成了幾個不同的種類。來自南加州大學(xué)的生物學(xué)家RogerSawyer長期研究β角蛋白，隨著近年來研究工具的快速更新，他的研究已經(jīng)通過生物化學(xué)、免疫學(xué)到達(dá)了分子層面。Sawyer帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)已鑒定出自3億年前蛋白質(zhì)出現(xiàn)之后的眾多β角蛋白種類，在這之間，有一種氨基酸序列（31個殘基長）在各個物種中普遍出現(xiàn)并能表達(dá)β角蛋白，但所表達(dá)的β角蛋白隨物種不同而存在輕微不同。
由于技術(shù)進(jìn)步，許多現(xiàn)代鳥類的完整基因組已被測出，包括斑胸草雀（zebrafinch）、雞、火雞。化石證據(jù)顯示雞與火雞于1億年前開始分異，它們的基因序列也提供了一個可供比較的分異時間。通過比較β角蛋白基因在現(xiàn)代鳥類基因組中的細(xì)節(jié)以及它的主人花了多久才獲得目前的差異性，Sawyer的團(tuán)隊(duì)獲得了β角蛋白的進(jìn)化歷程。
不過如Sawyer和MatthewGreenwold不久前的研究顯示，羽毛中β角蛋白家族與羽毛本身的進(jìn)化歷程卻不相同。例如赫氏近鳥龍（Anchiornishuxleyi）是1.55億年前的全羽毛化石，它羽毛中的β角蛋白在1.43億年前才開始進(jìn)化出自身的顯著特征，而在1.25億年前，β角蛋白經(jīng)歷了一個急劇發(fā)展時期。研究還顯示，鱗片及爪子中的β角蛋白比羽毛中出現(xiàn)要早，這表明，越早發(fā)現(xiàn)的羽毛其含有的β角蛋白與鱗片及爪子（一種更為原始、廣義的羽毛）中的β角蛋白越相近。
這一結(jié)論與對早期羽毛生物物理學(xué)研究所得到的早期羽毛不支持飛行的結(jié)論一致。由于缺少主軸提供的支撐力和β角蛋白提供的韌性，擁有早期羽毛的生物恐怕都并非為了飛行而擁有羽毛。許多學(xué)者猜測，羽毛的出現(xiàn)最初可能僅是為了調(diào)控體溫。有研究報道在現(xiàn)代鳥類羽毛中發(fā)現(xiàn)了大量β角蛋白序列，這比1.25億年前要多得多，β角蛋白隨著鳥類的進(jìn)化而快速進(jìn)化著。Greenwold說，一定存在某一事件使得β角蛋白能夠如此快速的發(fā)展，從而令β角蛋白在動物身上起到如此關(guān)鍵的作用（提供飛行支撐力）。Sawyer和MatthewGreenwold計劃研究不會飛行的駝鳥和鴯鹋，或許它們能給出更為明確的答案。（新華網(wǎng)）