人们用“When pigs fly”来形容不可能的事情。但是，即使大多数哺乳动物都是陆行动物，在哺乳动物的进化过程中，从蝙蝠到鼯鼠，滑翔或飞行的能力已经一次又一次地进化。那是怎么发生的场吗?在杂志上发表的一项研究中自然本周，由普林斯顿大学和贝勒医学院领导的一组研究人员解释了patagium的基因组和发育基础，patagium是一种薄薄的皮肤膜，可以让一些哺乳动物在空气中翱翔。

　　为了更好地理解翼层的进化，研究小组把重点放在了有袋动物身上。这是因为滑翔的能力是通过类似的解剖学变化在近亲有袋动物中反复发展出来的，比如糖鼯——一种小到可以放进口袋的有袋动物，作为一种外来宠物很受欢迎。

　　贝勒团队领导了15种有袋动物的基因组测序，确定了滑翔物种和它们的非滑翔亲属的DNA序列。比较这些序列揭示了Emx2基因附近的加速进化。

　　“有趣的是，基因序列本身似乎并不是最相关的变化发生的地方。相反，关键的变化发生在基因组附近被称为“增强子”的短DNA序列上。正是这些不断变化的增强子改变了Emx2在体内的活动方式和位置，从而推动了滑翔的进化，”贝勒大学分子和人类遗传学教授、基因组结构中心主任、共同通讯作者埃雷兹·利伯曼·艾登博士说。

　　“了解在基因组水平上发生的导致这些趋同特征的潜在变化是很重要的，因为它可以告诉我们进化是否针对阻力最小的路径。你可以有相同的结果，但到达那里的途径不同，”马拉里诺实验室的研究生、共同第一作者豪尔赫·莫雷诺说。

　　接下来，研究人员想要验证这些想法。为了做到这一点，他们使用了有袋动物最独特的特征之一——它们的育儿袋。研究报告的第一作者之一、贝勒大学分子与人类遗传学助理教授、莱斯大学理论生物物理中心研究员奥尔加·杜琴科博士说:“有袋类动物的出生阶段比典型的哺乳动物要早得多。”“它们不是在母亲的子宫里继续发育，而是爬进母亲的育儿袋，待在那里，直到它们准备好独立面对世界。”事实上，它们就在育儿袋里，这使得研究像Emx2这样的个体基因如何影响有袋动物的发育变得更加容易。”

　　研究人员表明，Emx2利用一种可能存在于所有哺乳动物中的遗传程序，产生了有袋动物的翼层。例如，Emx2在小鼠和糖滑翔机两侧的皮肤中都很活跃，但在糖滑翔机中，它的表达时间要长得多。同样在贝勒大学基因组结构中心工作的杜琴科指出，“通过修改那些关键的Emx2增强子，一个又一个物种进入了这个通用程序，以发展滑翔能力。”

　　对于希望飞上天空的猪来说，这是个鼓舞人心的消息。

　　其他作者包括Charles Y. Feigin, Sarah A. Mereby，陈卓欣，Raul Ramos, Axel A. Almet, Harsha Sen, Benjamin J. Brack, Matthew R. Johnson, Sha Li, Wang Wei, Jenna M. Gaska, Alexander Ploss, David Weisz, Arina D. Omer，姚伟杰，Zane Colaric, Parwinder Kaur, Judy St. Leger, Nie Qing, Alexandria Mena, Joseph P. Flanagan, Greta Keller, Thomas Sanger, Bruce Ostrow, Maksim V. Plikus和Evgeny Z. Kvon。

　　本工作由美国国立卫生研究院资助(R35GM133758, UM1HG009375, RM1HG011016-01A1, F32 GM139240-01, T32GM007388, R01-AR079150);塞尔学者计划;斯隆基金会和硅谷学者项目;韦尔奇基金会(Q-1866)，美国-以色列两国科学基金会(2019276);国家科学基金(DGE-2039656, NSF DBI-2021795, NSF PHY-2210291);LEO基金会(LF-AW-RAM-19-400008, LF-OC-20-000611);和W.M.凯克基金会(WMKF-5634988)。