Ученые вывели кур с перьями как у динозавров
Ученые в рамках исследования эволюции перьев попытались вернуть курам его первоначальный вид. У них это получилось, но только временно.
Путем подавления ключевого гена Sonic Hedgehog на этапе эмбрионального развития, ученым удалось сделать куриные перья более похожими на протоперья трубчатой формы, которые, вероятно, впервые появились у предков динозавров в раннем триасовом периоде 250 млн лет назад. У вылупившихся цыплят наблюдалось замедленное развитие перьев и отдельные голые участки. Однако уже через несколько недель их перья стали такими же, как и у всех других птиц их вида.
Исследования проводились с целью выяснить, когда, каким образом и почему впервые появились перья. До этого исследователи также вносили изменения в ген Sonic Hedgehog, пытаясь вывести кур с перьями на лапах.
«Наши эксперименты показывают, что в то время как кратковременное нарушение развития чешуйчатой кожи стопы может навсегда превратить ее в покрытую перьями, гораздо труднее навсегда нарушить развитие самого оперения. Очевидно, что в ходе эволюции сеть взаимодействующих генов стала чрезвычайно прочной, обеспечивая правильное развитие перьев даже при значительных генетических или экологических воздействиях», — признает ведущий автор исследования, профессор генетики иэволюции в Женевском университете Мишель Милинкович.
Тот факт, что исследователям не удалось вывести кур с полноценным оперением как у динозавров не означает, что исследование оказалось провальным. Милинкович и соавтор исследования, научный сотрудник из Университета Шеффилда Рори Купер продемонстрировали, насколько сильно ген Sonic Hedgehog повлиял на эволюцию перьев. Первые перья были совсем не такими, какие сейчас можно увидеть у современных птиц. Это были крошечные одиночные трубчатые наросты. В процессе эволюции они превратились во все разновидности перьев современных птиц, от мягкого пуха до ярких перьев павлинов.
Милинкович и Купер впервые использовали технику под названием флуоресцентная микроскопия светового листа, чтобы исследовать развитие куриных перьев на стадии эмбриона. Этот метод использует лазеры для отображения тонких фрагментов образца.
На стадии эмбриона перья начинают развиваться у будущих цыплят на 9 день после того, как курица снесла яйцо. Пятна, называемые плакодами, появляются по всему зародышу будущего цыпленка. Эти плакоды становятся похожими на почки, которые впоследствии развиваются во все известные нам формы перьев, используя кератин, тот же белок, что содержится в человеческих волосах и ногтях. Ген Sonic Hedgehog играет важную роль в эмбриональном развитии кур.
На девятый день развития эмбриона цыпленка исследователи ввели ингибитор гена Sonic Hedgehog и наблюдали за тем, что будет дальше. Через несколько дней рост перьев замедлился. Ингибитор подавил развитие сложного, разветвленного рисунка. Однако уже на 17 день рост перьев частично восстановился, поскольку эффект подавления гена Sonic Hedgehog больше не действовал.
Вылупившиеся цыплята имели неоднородные перья, иногда с голыми участками кожи. У них также отсутствовало внешнее оперение с характерной структурой, называемой рахисом
это ось пера птицы, состоящая из твердой трубчатой части, называемой каламусом, и более гибкой части, называемой стержнем. На 49-й день жизни эти цыплята полиняли, и появившиеся новые перья развивались нормально.
По результатам исследований было установлено, что ген Sonic Hedgehog участвует как в эволюции протоперьев в современные перья, так и в образовании перьев разных форм и размеров у разных видов.
«Главная проблема сейчас заключается в том, чтобы понять, как эти генетические взаимодействия менялись, чтобы сделать возможным появление протоперьев на ранних стадиях эволюции динозавров», — объясняет Мишель Милинкович.
Хотели мамонтов, а получились мыши: стартап Colossal BioSciences вывел шерстистых грызунов
Результаты исследования были опубликованы в журнале PLOS Biology
Источник: LiveScience
