Puii au încolțit pene asemănătoare dino când oamenii de știință s-au încurcat cu gena Sonic Hedgehog

Prin perturbarea unei gene cheie, oamenii de știință au făcut ca penele de pui să fie mai asemănătoare cu dinozaurii-dar rezultatele nu au durat.

Într-un nou studiu, cercetătorii au inhibat o genă în timpul dezvoltării embrionare pentru a face penele de pui mai primitive, cum ar fi genul de proto-pene simple în formă de tub, care au apărut probabil pentru prima dată în strămoșii dinozaurilor în primele 250 de milioane de ani din Triassic.

Au reușit – dar doar temporar. Puii au arătat o dezvoltare întârziată a penei și pete goale la eclozare, dar în câteva săptămâni, penajul lor arăta ca orice alte păsări.

Studiul face parte dintr -un efort mai larg pentru a învăța cum și de ce au evoluat mai întâi pene. Cercetătorii au modificat anterior aceeași genă la Întoarceți picioarele de pui scalate penedar întoarcerea ceasului pe evoluția penei s -a dovedit mai greu.

„Experimentele noastre arată că, în timp ce o perturbare tranzitorie în dezvoltarea cântarelor de picior le poate transforma permanent în pene, este mult mai greu să perturbe definitiv dezvoltarea penei în sine”, studiul autorului principal Michel Milinkovitchprofesor de genetică și evoluție la Universitatea din Geneva, a spus într -un declaraţie. „În mod clar, pe parcursul evoluției, rețeaua de gene care interacționează a devenit extrem de robustă, asigurând dezvoltarea corectă a penelor chiar și sub perturbații genetice sau de mediu substanțiale.”

Înrudite: Regiunile întunecate ale genomului pot conduce la evoluția noilor specii

Doar pentru că cercetătorii nu au făcut pui permanent dino, nu înseamnă că studiul a fost un eșec. Milinkovitch și coautorul său Rory Cooperacum un coleg de cercetare la Universitatea din Sheffield din Marea Britanie, a arătat cum o anumită genă, numită capricioasă „Gene Sonic Hedgehog „este important în evoluția penei. Prin perturbarea acestei gene, cercetătorii au putut perturba temporar formarea de pene.

Primele pene nu au fost caracteristicile complicate, ramificate, văzute pe păsări astăzi. Erau tubule unice, în formă de paie minuscule. Pentru a afla cum evoluția a construit totul, de la moale până la pene de păun gâfâit din aceste tuburi simple, Milinkovitch și Cooper au folosit mai întâi o tehnică numită microscopie de fluorescență a foii ușoare pentru a examina dezvoltarea penei de pui în ou. Această metodă folosește lasere pentru a imagina felii subțiri ale unui eșantion.

Pene încep să se dezvolte în pui embrionari la nouă zile de la depunerea oului. În primul rând, pete groase numite placode apar pe tot puiul în curs de dezvoltare, au observat cercetătorii. În continuare, aceste placode cresc muguri de pene, care se dezvoltă treptat în forma familiară de pene ramificată cu ajutorul keratinei, aceeași proteină găsită în părul uman și unghiile. Gena ariciului sonic, care este bine cunoscută pentru a ghida dezvoltarea embrionară la speciile de animale, joacă un rol în toate aceste etape.

În continuare, cercetătorii au injectat un inhibitor al genei de arici sonic în ouă în a noua zi de dezvoltare pentru a vedea ce se va întâmpla. În câteva zile, creșterea mugurelor de pene a fost cascadorizată. De asemenea, inhibitorul a redus modelul de ramificare complex care se dezvoltă pe măsură ce pene mature pe embrion.

Cu toate acestea, până în ziua 17 a dezvoltării, creșterea penei s -a recuperat parțial pe măsură ce inhibarea genei de arici sonic a fost purtată. Puii care au fost lăsați să eclozeze au pene neplăcute, cu câteva pete goale și alte locuri unde se formau pene moi, asemănătoare, dar nu aveau pene exterioare cu un „rahis” central, structura distinctivă de quill din pene. Cu toate acestea, până în a 49 -a zi de viață, acești pui s -au moldat, iar noile pene care au apărut normal.

Studiile arată că gena ariciului sonic a fost implicată atât în ​​evoluția proto-pene în penele de astăzi, cât și în diversificarea penelor în diferite forme și dimensiuni între specii, au raportat cercetătorii pe 19 martie în jurnal Biologie PLOS.

„Marea provocare acum”, a spus Milinkovitch, „este să înțelegem cum s -au schimbat aceste interacțiuni genetice pentru a permite apariția protofeatherilor la începutul evoluției dinozaurilor”.

Stephanie Pappas este un scriitor care contribuie la știința live, care acoperă subiecte care variază de la geoștiință la arheologie până la creierul și comportamentul uman. Ea a fost anterior un scriitor senior pentru știința live, dar acum este o freelancer cu sediul în Denver, Colorado și contribuie în mod regulat la științific american și monitor, revista lunară a Asociației Psihologice Americane. Stephanie a primit o diplomă de licență în psihologie de la Universitatea din Carolina de Sud și un certificat de absolvire în comunicare științifică de la Universitatea din California, Santa Cruz.