Zinātnieki ir izaudzējuši cāļus ar spalvām kā dinozauriem.

Zinātnieki pētījuma ietvaros mēģināja atjaunot vistām to sākotnējo izskatu. Tas viņiem izdevās, bet tikai uz īsu laiku.

Apspiežot Sonic Hedgehog gēnu embrionālās attīstības posmā, zinātnieki panāca, ka vistu spalvas atgādīja caurules formas proto-spalvas, kas, iespējams, pirmoreiz parādījās dinozauru senčos agrā triasa periodā pirms 250 miljoniem gadu. Izperētajiem cāļiem bija novērota palēnināta spalvu attīstība un atsevišķi kaili laukumi. Tomēr pēc dažām nedēļām viņu spalvas bija tādas pašas kā citām viņu sugas putniem.

Pētījumi tika veikti, lai noskaidrotu, kad, kā un kāpēc pirmoreiz parādījās spalvas. Pirms tam pētnieki arī mainīja Sonic Hedgehog gēnu, mēģinot izvest vistas ar spalvām uz kājām.

«Mūsu eksperimenti parāda, ka īslaicīgs attīstības traucējums zvīņainajai ādas virsmai var uz visiem laikiem to pārvērst spalvainā, bet daudz grūtāk ir uz visiem laikiem traucēt pašas spalvas attīstību. Acīmredzot, evolūcijas gaitā mijiedarbīgo gēnu tīkls kļuva ārkārtīgi izturīgs, nodrošinot pareizu spalvu attīstību pat pie būtiskas ģenētiskās vai ekoloģiskās ietekmes,» atzīst pētījuma vadošais autors, profesors ģenētikas unevolūcijas Ženēvas universitātē Mišels Milinkovičs.

Tas, ka pētniekiem neizdevās izvest vistas ar pilnvērtīgu spalvojumu kā dinozauriem, nenozīmē, ka pētījums bija neveiksmīgs. Milinkovičs un pētījuma līdzautors, zinātniskais darbinieks no Šefīldas Universitātes Rorijs Kūpers parādīja, cik lielā mērā Sonic Hedgehog gēns ietekmēja spalvu evolūciju. Pirmās spalvas nebija tādas kā mūsdienu putnu spalvas. Tās bija mazi, atsevišķi cauruļveida izaugumi. Evolūcijas procesā tās kļuva par dažādiem mūsdienu putnu spalvu veidiem, sākot no mīkstas pūkas līdz spilgtām pāvu spalvām.

Milinkovičs un Kūpers pirmo reizi izmantoja tehniku, kas saucas gaismas lapas fluorescences mikroskopija, lai pētītu vistu spalvu attīstību embrija stadijā. Šī metode izmanto lāzerus, lai parādītu smalkus parauga fragmentus.

Embrija stadijā spalvas sāk attīstīties topošajiem cāļiem devītajā dienā pēc tam, kad vista ir olas izdējusi. Plankumi, ko sauc par plākodēm, parādās visā topošā cāļa embrijā. Šīs plākodes kļūst līdzīgas pumpuriem, kas vēlāk attīstās par visām pazīstamajām spalvu formām, izmantojot keratīnu, tas pats proteīns, kas atrodams cilvēka matos un nagos. Sonic Hedgehog gēnam ir svarīga loma vistu embrionālajā attīstībā.

Devītajā cāļa embrija attīstības dienā pētnieki ievadīja Sonic Hedgehog gēna inhibitoru un novēroja, kas notiks tālāk. Pēc dažām dienām spalvu augšana palēninājās. Inhibitors apslāpēja sarežģīta, sazarota raksta attīstību. Tomēr jau 17. dienā spalvu augšana daļēji atjaunojās, jo Sonic Hedgehog gēna apslāpšanas efekts vairs neiedarbojās.

Izperētajiem cāļiem bija nevienmērīgas spalvas, dažreiz ar kailiem ādas laukumiem. Viņiem arī trūka ārējā spalvojuma ar raksturīgo struktūru, ko sauc par raķīsutā ir putna spalvas ass, kas sastāv no tievā cauruļveida daļas, ko sauc par kalamusu, un elastīgākas daļas, ko sauc par stiepli. 49. dzīves dienā šie cāļi nomainīja spalvas, un parādījušās jaunās spalvas attīstījās normāli.

Pētījuma rezultāti parādīja, ka Sonic Hedgehog gēns piedalās gan proto-spalvu evolūcijā par modernajām spalvām, gan dažādu formu un izmēru spalvu veidošanā dažādām sugām.

«Galvenā problēma tagad ir saprast, kā šīs ģenētiskās mijiedarbības mainījās, lai ļautu proto-spalvu parādīšanās agrīnās dinozauru evolūcijas stadijās,» skaidro Mišels Milinkovičs.

Pētījuma rezultāti tika publicēti žurnālā PLOS Biology

Avots: LiveScience