Изменив определённый ген, учёные нашли способ навсегда превратить чешуйки на куриных лапках в перья. Результаты дают новое представление об эволюционном происхождении птиц от динозавров.
«Как и птицы, сегодня ясно, что многие динозавры были частично покрыты не только чешуёй, но и перьями, — сказал Мишель Милинкович (Michel-Milinkovitch), профессор кафедры генетики и эволюции Женевского университета и соавтор нового исследования. — У птиц это аналогично. Таким образом, изменяя этот ген, мы можем фактически увеличить или уменьшить долю тела, покрытую перьями или чешуёй, в зависимости от того, когда именно экспрессируется этот ген.»
Временное изменение в экспрессии гена sonic hedgehog (Shh) может вызвать у цыплёнка каскад событий в развитии, приводящих к образованию перьев вместо чешуи. Изображение: UNIGE, Michel Milinkovitch
Чтобы выполнить это генетическое переключение, учёные из Швейцарии нацелились на ген sonic hedgehog (Shh), который контролирует сигнальный путь, определяющий развитие определённых характеристик на эмбриональном уровне. Сюда входят головной и спинной мозг; конечности; и придатки кожи, такие как чешуя и перья, согласно исследованию, опубликованному 17 мая в журнале Science Advances. (И, да, Shh назван в честь главного персонажа популярной видеоигры.)
В лабораторных условиях учёные использовали процесс, известный как «свечение яиц», который включает в себя использование источника света для освещения кровеносных сосудов внутри яйца. Это позволило им определить подходящий сосуд для непосредственной инъекции развивающемуся эмбриону молекулы, которая активирует путь Shh. Согласно заявлению, для исследования они использовали цыплят-бройлеров (Gallus gallus domesticus), которых выращивают для коммерческого производства мяса.
«Мы провели инъекцию на 11-й день, то есть в точное время, когда на эмбрионе обычно появляются чешуйки, — рассказал Live Science ведущий автор исследования Рори Купер (Rory Cooper), аспирант по искусственной и естественной эволюции Женевского университета. — Если бы мы сделали инъекцию хотя бы на один день позже, чем нужно, у эмбриона уже бы начали развиваться чешуйки.»
После вылупления яиц учёные заметили образование на лапах цыплят пушистых ювенильных перьев. Согласно заявлению, эти сверхмягкие перья были сопоставимы с перьями, покрывающими остальную часть их тела.
«Эффект после их вылупления действительно выглядел очевидным, — сказал Купер. — И перемены продолжились. Как только у цыплят отрастали перья, у них больше не появлялись чешуйки на целевом участке.»
Исследователи были удивлены тем, насколько легко им удалось изменить форму куриных лап, и сказали, что это предоставляет команде новое понимание того, как эти животные эволюционировали.
«Перья — это результат изменений, — рассказал Милинкович Live Science. — У динозавров перья могли использоваться для регулирования внутренней температуры животного или в качестве красочной демонстрации. Лётные возможности пришли позже. Изменив экспрессию одного гена, мы смогли создать каскад эффектов развития, которые вызвали рост перьев, предлагая новое понимание эволюции этих животных.»
