Czy aligator może mieć pióra?

To pytanie nie jest takie dziwne, jeśli wiesz trochę o ewolucji od gadów do ptaków. Rozwiążmy tę zagadkę w kolejnych liniach.

Napisane i zweryfikowane przez psychologa Sara González Juárez.

Ostatnia aktualizacja: 28 lutego, 2023

Jeśli zaskoczył Cię tytuł artykułu, to wiedz, że współczesne ptaki są potomkami prymitywnych gadów (w przybliżeniu). Wiadomo, że genetyka tych zwierząt była modyfikowana przez tysiące lat tak, że łuski stopniowo przekształcały się w pióra. Aligatory mają tę szczególną cechę, że posiadają te mechanizmy rozwoju upierzenia. Jak więc są pokryte łuskami?

Ewolucja jest jedną z tych dziedzin nauki, która jest równie zaawansowana, co enigmatyczna. Rozwija się wraz z rozwojem wiedzy genetycznej, ale jednocześnie przynosi więcej pytań niż odpowiedzi. Przyjrzyjmy się temu pytaniu szczegółowo.

Jak łuski stały się piórami?

Pierwszym pytaniem, które należy podsumować, jest to, jak w ciągu tysiącleci łuski niektórych gadów stały się piórami. Ewolucyjna biologia rozwoju odkryła już w XX wieku, że istnieją biochemiczne mechanizmy uruchamiane przez sygnały genetyczne. Właśnie takie, które przekształcają pióra w łuski i odw rotnie. Dzięki nim ptaki mają pióra na ciele i łuski na nogach.

Praca z 2018 roku ujawniła, że poza cząsteczkami znanymi z przekształcania piór w łuski (kwas retinowy, β-katenina ), istnieją inne czynniki przekształcające pióra w łuski. Te ostatnie nazwali Sox2, Zic1, Grem1, Spry2 i Sox18 . Indukują jeden lub więcej modułów regulacyjnych, które kierują tymi wydarzeniami morfogenetycznymi.

Te pięć modułów kieruje geminacją i wydłużaniem łusek, rozgałęzianiem ich i przekształcaniem w pióra. Każdy z nich jest odpowiedzialny za inny proces i działa w różnych momentach formacji. W rezultacie powstają pióra, a nie spiczaste łuski, skóra podobna do piór czy dudki.

Wymuszanie rozwoju piór u aligatora

Mechanizmy genetyczne umożliwiające działanie chemicznych środków przekształcających pióra wyprzedzają pojawienie się samych struktur piór. Tak jest w przypadku żyjących kopalnych aligatorów i krokodyli, które posiadają te mechanizmy konwersji, choć nigdy nie pokazują piór. Dlaczego więc nie są pokryte piórami?

Naukowcy, którzy napisali powyższy artykuł, postanowili zmodyfikować łuski embrionów aligatorów, aby przekształcić je w pióra, i udało im się to. Zobaczmy, jak to zrobili.

Procedura tworzenia pióra aligatora

Stawiając hipotezę, że łuski mogą przekształcić się w pióra w odpowiedzi na odpowiednie sygnały molekularne, naukowcy włączyli i wyłączyli odpowiednie kanały molekularne podczas rozwoju embrionalnego. Wprowadzając do jaj aligatora geny kurczaka związane z piórami, aktywowali bardzo stare (z punktu widzenia ewolucji) mechanizmy, które umożliwiły tę przemianę.

Pięć kryteriów wymienionych w badaniu (Sox2, Zic1, Grem1, Spry2 i Sox18) musiało być aktywowanych w różnych momentach rozwoju embrionalnego, jeśli chodzi o skórę. Wymuszając ekspresję dwóch pozostałych. Już znanych (kwasu retinowego i β-kateniny ), udało im się sprawić, że u aligatorów rozwinęły się wydłużone łuski, prekursory piór.

Łuski i pióra

Jak wykazało badanie, łuski aligatorów nie zmieniają się w pióra za pomocą przełącznika, ale obie struktury są raczej skrajnościami tego samego spektrum. W tej linii znajdują się protofeather, pycnofibres, keratinised feathers i wiele innych.

Aby uformować pióra u ptaków latających, skóra właściwa i epiderma muszą się ze sobą “komunikować”. Dzieje się tak dlatego, że sygnały chemiczne pochodzą ze skóry właściwej i muszą być odebrane przez naskórek. W tym złożonym procesie pośredniczy 5 czynników molekularnych wymienionych w artykule.

Jak widać, jest to bardzo złożony proces. Dlatego, ponieważ wymaga synchronizacji sygnałów genetycznych, określonych momentów rozwoju zarodka i obecności mechanizmów regulacyjnych. Gdyby wszystko działało jak należy, aligatory mogłyby mieć pióra, ale proces powstawania piór nie zachodzi naturalnie.

Postępy w genetyce i badaniach nad ewolucją

Nakłonienie embrionu aligatora do wykształcenia łusek będących prekursorami piór nie jest samo w sobie równoznaczne z zaludnieniem świata skrzydlatymi gadami. W badaniach nad istotą żywych istot to pozorne osiągnięcie jest małym odkryciem w przypływie wiedzy potrzebnej do zrozumienia, skąd się wzięliśmy.

Pióra to struktury, które umożliwiły podbój nieba dzięki mechanizmom termoregulacji i zalotów. Wiele pozostaje do odkrycia, ale każdy krok przybliża nas do rozwikłania zagadki, jak doszło do tego, że świat jest taki, jaki jest.