Учёные изменили активность гена Sonic Hedgehog в эмбрионах кур, что привело к временному появлению динозавроподобных перьев, напоминающих протоперьевые структуры, возникшие примерно 250 миллионов лет назад. Эксперимент, опубликованный 19 марта в журнале PLOS Biology, демонстрирует, что генетическая модуляция может вызвать реверсивные изменения в программе формирования оперения.
Эволюция перьев началась с простых трубчатых структур – протоперьев, которые появились у предков динозавров в раннем триасовом периоде. Ранее проведённое исследование, в ходе которого модификация того же гена превращала чешуйки на лапах кур в зачатки перьев, подтверждает ключевую роль Sonic Hedgehog в развитии различных птичьих характеристик.
Методика исследования заключалась в введении ингибитора гена в эмбрионы кур на 9 день развития, совпадающем с началом формирования зачатков перьев. Применение лазерной световой флуоресцентной микроскопии позволило получить детальные изображения срезов эмбрионов, демонстрируя процессы формирования плакод и зачатков перьевых бугорков.
Наблюдалось, что вскоре после инъекции ингибитора рост зачатков перьев заметно замедлялся, а сложное ветвление, свойственное нормальному процессу формирования перьев, было существенно нарушено. Однако к 17 дню эмбрионального развития наблюдалось частичное восстановление роста, что указывает на временность эффекта генетической модификации.
После вылупления курицы демонстрировали изменённый фенотип: участки оперения имели редкие, мягкие пуховидные перья и открытые участки кожи, где отсутствовал центральный стержень – «rachis», характерный для современных перьев. Линька, завершившаяся на 49 день жизни, привела к формированию нового, нормального оперения, что подчёркивает восстановление генетической программы развития.
Профессор Мишель Милинкович из Женевского университета отметил, что временные нарушения генетических взаимодействий могут привести к постоянным изменениям в структуре чешуйчатой кожи на лапах, но окончательное формирование оперения остаётся чрезвычайно устойчивым. Этот эксперимент демонстрирует, насколько надёжны механизмы компенсации внутри генетических сетей, контролирующих развитие перьев, несмотря на серьёзные внешние воздействия.
Работа, выполненная при участии Рори Купера из Шеффилдского университета, расширяет представление об эволюционном переходе от протоперьев к современным птичьим перьям и их морфологическом разнообразии. Исследование дополняется рядом публикаций, посвящённых сравнительному анализу перьев древних динозавров и современных птиц, а также рассматривает роль тёмных участков генома в эволюции новых видов. Милинкович подытоживал: «Большой вызов сейчас — понять, как эти генетические взаимодействия изменились, позволив появление протоперьев на ранних этапах эволюции динозавров».
Изображение носит иллюстративный характер
Эволюция перьев началась с простых трубчатых структур – протоперьев, которые появились у предков динозавров в раннем триасовом периоде. Ранее проведённое исследование, в ходе которого модификация того же гена превращала чешуйки на лапах кур в зачатки перьев, подтверждает ключевую роль Sonic Hedgehog в развитии различных птичьих характеристик.
Методика исследования заключалась в введении ингибитора гена в эмбрионы кур на 9 день развития, совпадающем с началом формирования зачатков перьев. Применение лазерной световой флуоресцентной микроскопии позволило получить детальные изображения срезов эмбрионов, демонстрируя процессы формирования плакод и зачатков перьевых бугорков.
Наблюдалось, что вскоре после инъекции ингибитора рост зачатков перьев заметно замедлялся, а сложное ветвление, свойственное нормальному процессу формирования перьев, было существенно нарушено. Однако к 17 дню эмбрионального развития наблюдалось частичное восстановление роста, что указывает на временность эффекта генетической модификации.
После вылупления курицы демонстрировали изменённый фенотип: участки оперения имели редкие, мягкие пуховидные перья и открытые участки кожи, где отсутствовал центральный стержень – «rachis», характерный для современных перьев. Линька, завершившаяся на 49 день жизни, привела к формированию нового, нормального оперения, что подчёркивает восстановление генетической программы развития.
Профессор Мишель Милинкович из Женевского университета отметил, что временные нарушения генетических взаимодействий могут привести к постоянным изменениям в структуре чешуйчатой кожи на лапах, но окончательное формирование оперения остаётся чрезвычайно устойчивым. Этот эксперимент демонстрирует, насколько надёжны механизмы компенсации внутри генетических сетей, контролирующих развитие перьев, несмотря на серьёзные внешние воздействия.
Работа, выполненная при участии Рори Купера из Шеффилдского университета, расширяет представление об эволюционном переходе от протоперьев к современным птичьим перьям и их морфологическом разнообразии. Исследование дополняется рядом публикаций, посвящённых сравнительному анализу перьев древних динозавров и современных птиц, а также рассматривает роль тёмных участков генома в эволюции новых видов. Милинкович подытоживал: «Большой вызов сейчас — понять, как эти генетические взаимодействия изменились, позволив появление протоперьев на ранних этапах эволюции динозавров».
