长久以来,人类进化过程中为何逐渐脱去毛发,一直是科学界和公众津津乐道的未解之谜,而伴随毛发减少出现的,是皮肤中一种名为“表皮嵴”(rete ridges)的微观结构,这些嵴状起伏如同皮肤的“生物魔术贴”,牢牢固定表皮与真皮,维持着皮肤的弹性和强韧。然而,它们的形成时机与分子机制,多年来始终笼罩在迷雾之中,过去,科学家普遍认为这些皮肤微观结构在胚胎发育早期就已定型,因此对其起源知之甚少。更棘手的是,长期以来,科研选错了“模特”。当人们观察不同动物的皮肤时,首先注意到的往往是皮毛的差异,殊不知,表皮嵴隐藏在皮肤表面之下。
近日,一篇发表在国际杂志Nature上题为“Rete ridges form via evolutionarily distinct mechanisms in mammalian skin”的研究报告中,来自华盛顿州立大学等机构的科学家们通过研究发现,像猪、灰熊和海豚这些皮肤较厚的动物,其实拥有和我们人类相似的表皮嵴结构;而常用的人类生物医学模型,如小鼠和非人灵长类动物,却因为浑身毛发而缺乏这一结构。
研究者指出,大多数科学家以为这些皮肤皱褶是在胚胎早期形成的,这也解释了为什么一直没人真正了解它们的起源,现在他们知道它们是如何形成的了,并且有了一张可以指导未来修复工作的蓝图。”
峰回路转:皮肤“魔术贴”竟是出生后才搭建?
为了追踪表皮嵴的形成过程,研究人员将目光投向了猪,灰熊虽然提供了进化线索—暗示体型大小可能决定了皮肤结构,但其独特的生物学特性使得科学家无法逐日追踪其皮肤发育,猪的发育时间线则清晰可控;通过与当地农民合作,研究人员收集了猪在不同发育阶段的皮肤组织样本。
结果出乎所有人意料:这些至关重要的皮肤支撑结构,并非在出生前就已完工,而是在出生后才开始构建。研究者表示,他们原本以为这种结构在出生前就建立好了,所以发现它在出生后才出现真是一个惊喜,这个时间点的发现改变了他们对皮肤结构是如何搭建的理解,也意味着他们或许能在生命后期对其施加影响。
人类和猪皮肤中的网状嵴在围产期形成
找到“施工图”:关键分子信号通路浮出水面
利用先进的空间转录组学技术,研究人员比较了多个物种的皮肤发育过程,最终锁定了一个关键的生物学通路—骨形态发生蛋白(BMP)信号传导,这条通路就像一套分子“施工指令”,指导着细胞之间如何沟通并组织成复杂的组织结构。研究结果表明,广泛的表皮BMP信号激活,对于围绕真皮“小口袋”构建的、相互连接的表皮嵴网络的发育至关重要。
这项发现具有重大的转化潜力,BMP信号驱动表皮嵴的形成让研究人员非常兴奋,因为它蕴含着巨大的应用前景,BMP蛋白的应用在正畸领域已获得美国FDA批准,这为将其用于老化皮肤和疤痕修复铺平了道路。研究者提出,在哺乳动物皮肤进化过程中,形成毛发、汗腺等离散微观附属器的分子程序,可能被一个全新的、用于构建相互连接的表皮嵴网络的程序所取代,这或许正是人类皮肤演化故事中缺失的一环。
不止于美容:从抗衰老到畜牧业的多重意义
随着年龄增长,表皮嵴会逐渐变平甚至消失,导致皮肤变薄、失去弹性、更容易松弛和受损。这项研究的发现为开发旨在逆转或延缓皮肤衰老、改善伤口和疤痕修复的新疗法提供了清晰的靶点。既然知道了是BMP信号主导了这些“青春支架”的建设,那么未来通过重新激活这一通路就有可能帮助恢复皮肤的年轻状态,甚至为治疗银屑病等皮肤疾病提供新思路。这项研究的意义还超越了人类健康,其同样有助于改善牲畜的健康状况和对不同气候的适应能力。通过理解这些皮肤特征的形成机制,研究人员就能探索如何培育出具有适应不同环境条件皮肤特性的猪和其他牲畜。
综上,这项突破性研究不仅解开了表皮嵴形成的神秘面纱,更指出了一个通往更年轻、更健康皮肤的可能路径,下一次当你羡慕婴儿般娇嫩的肌肤时,或许该感谢我们与猪和熊在皮肤深层共享的这份隐秘的“建筑智慧”。(生物谷Bioon.com)
参考文献:
Thompson, S.M., Yaple, V.S., Searle, G.H. et al. Rete ridges form via evolutionarily distinct mechanisms in mammalian skin. Nature (2026). doi:10.1038/s41586-025-10055-5