Ako vas naslov članka iznenadi, znate da su moderne ptice potomci primitivnih gmazova (grubo rečeno). Poznato je da se genetika ovih životinja tijekom tisuća godina mijenjala tako da su se ljuske postupno pretvarale u perje. Aligatori, zapravo, imaju posebnost posjedovanja ovih mehanizama razvoja perja. Kako su onda pokrivene ljestvicama?
Evolucija je jedno od onih područja proučavanja koja su jednako napredna koliko i zagonetna, koja se razvijaju s širenjem znanja o genetici, ali zauzvrat na vidjelo izvlače više pitanja nego odgovora. Pogledajmo ovo pitanje u detalje.
Kako su ljuske postale perje?
Prvo pitanje koje se mora sažeti jest kako su kroz tisućljeća ljuske određenih gmazova završile kao perje. Evolucijska razvojna biologija otkrila je već u 20. stoljeću da postoje biokemijski mehanizmi koji se aktiviraju genetskim signalima koji pretvaraju perje u ljuske i obrnuto. Zahvaljujući njima, ptice imaju perje na tijelu i ljuske na nogama.
Rad iz 2018. otkrio je da osim molekula za koje se zna da induciraju pojavu perja (retinoična kiselina, β-katenin), postoje i drugi pretvarači perja u kamenac. Potonje su nazvali Sox2, Zic1, Grem1, Spry2 i Sox18 i induciraju jedan ili više regulatornih modula koji vode ove morfogenetske događaje.
Ovih pet modula dovodi do pupanja i izduživanja ljuskica, grananja i pretvaranja u perje.Svaki od njih je zadužen za drugačiji proces i djeluje u različitim trenucima treninga. Na ovaj način, rezultat je pero, a ne oštre ljuske, koža poput pera ili pera.
Forsiranje razvoja perja kod aligatora
Genetski mehanizmi koji omogućuju djelovanje kemijskih sredstava za pretvaranje perja prethode pojavi samih struktura perja. To je potvrđeno kod aligatora i krokodila, živih fosila, koji imaju te mehanizme pretvorbe, iako nikad ne pokazuju perje. Zašto onda nisu obuhvaćeni njima?
Mnogi fosili dinosaura pokazuju protoperje, prijelazne strukture između krljušti i perja koje danas poznajemo.
Znanstvenici koji su napisali gore spomenuti članak namjeravali su modificirati ljuske embrija aligatora kako bi ih pretvorili u perje, i uspjeli su. Da vidimo kako su to uspjeli.
Procedura da aligator dobije perje
Pretpostavljajući da se ljuske mogu pretvoriti u perje pravim molekularnim signalima, znanstvenici su uključivali i isključivali odgovarajuće molekularne kanale tijekom embrionalnog razvoja. Umetanjem gena povezanih s perjem kokoši u jaja aligatora, aktivirali su vrlo drevne mehanizme (evolucijski gledano) koji su omogućili ovu konverziju.
5 kriterija spomenutih u studiji (Sox2, Zic1, Grem1, Spry2 i Sox18) morali su se aktivirati u različitim vremenima embrionalnog razvoja što se tiče kože. Forsirajući ekspresiju druga dva, već poznata (retinoična kiselina i β-katenin), uspjeli su natjerati aligatore da razviju izdužene ljuske, preteče perja.
Pahuljice i perje
Kao što je studija pokazala, ljuske aligatora ne pretvaraju se u perje kao što se okrene prekidač, ali obje strukture su ekstremi istog spektra. Unutar ove linije su protoperje, piknovlakna, keratinizirano perje i više.
Za formiranje perja tipičnog za ptice letačice, dermis i epidermis moraju međusobno "komunicirati" . To je tako jer kemijski signali dolaze iz dermisa i epidermis ih mora primiti. Ovim složenim procesom posreduje 5 molekularnih čimbenika spomenutih u članku.
Kao što vidite, to je vrlo složen proces, budući da zahtijeva sinkronizaciju genetskih signala, specifične trenutke embrionalnog razvoja i prisutnost regulatornih mehanizama. Ako sve funkcionira kako treba, aligatori bi mogli imati perje, samo se proces formiranja perja ne odvija prirodno na taj način.
Napredak u genetici i proučavanju evolucije
Natjerati embrij aligatora da razvije ljuske koje prethode perju nije samo po sebi cilj naseljavanja svijeta krilatih gmazova. U proučavanju suštine živih bića, ovo očito postignuće malo je otkriće u plimi znanja potrebnog za razumijevanje odakle dolazimo.
Perje su strukture koje su katapultirale osvajanje neba kroz mehanizme termoregulacije i udvaranja. Još mnogo toga treba otkriti, ali svaki nas korak približava razotkrivanju zagonetki kako je svijet postao onakav kakav vidimo pred očima.