Genewa, Szwajcaria – Naukowcy dokonali niezwykłego wyczynu w edycji genów — przekształcając łuski w pióra! Proces obejmuje dostosowanie ekspresji genów u kurczaków. Te przełomowe badania, przeprowadzone przez zespół z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE), mają głębokie implikacje dla zrozumienia ewolucyjnych przejść między gatunkami na przestrzeni dziejów.

Autorzy badania uzyskali wyniki, skupiając się na konkretnym genie, znanym jako Sonic hedgehog (Shh).

Łuski, kolce, pióra i włosy to różne rodzaje przydatków skóry występujących u kręgowców. Te przydatki, pomimo ich dużej różnorodności, są uważane za mikroorgany. Chociaż te struktury mają różne kształty i formy, wszystkie mają podobne wczesne etapy rozwoju w okresie embrionalnym. Wszystkie te struktury wywodzą się z pewnych komórek, które powodują charakterystyczne dla regionu zgrubienie na powierzchni skóry i aktywują określone geny.

Shh jest jednym z takich genów i kontroluje szlak sygnałowy, system komunikacyjny, który umożliwia przekazywanie wiadomości w komórkach i między nimi. Sygnalizacja Shh odgrywa kluczową rolę w rozwoju różnych struktur, w tym cewy nerwowej, zawiązków kończyn i przydatków skóry.

Naukowcy są szczególnie zainteresowani procesami fizycznymi i biologicznymi, które generują różnorodność przydatków skóry u kręgowców. Wcześniej naukowcy wykazali, że włosy, pióra i łuski są homologicznymi strukturami odziedziczonymi po wspólnym przodku gadów.

„Pióra zarodków kurzych są często używane jako system modelowy do zrozumienia rozwoju przydatków skóry. Jednak determinizm genetyczny pierzastych nóg i grzbietowych powierzchni łap obserwowany u niektórych ras kur, takich jak „Brahma” i „Sablepoot”, nie jest w pełni zrozumiały” – mówi Michel Milinkovitch, profesor w Katedrze Genetyki i Ewolucji na Wydziale of Science of the UNIGE, w wydaniu uniwersyteckim.

Stwierdzono, że zabieg powoduje powstawanie młodych piór typu puchowego w obszarach, w których zwykle rozwijają się łuski. Te eksperymentalnie wytworzone pióra są podobne do piór pokrywających resztę ciała i są naturalnie zastępowane piórami dorosłych osobników.

Aby zbadać rolę szlaku genetycznego w tej transformacji, naukowcy wykorzystali tradycyjną technikę „świecenia jaj”.

„To pozwoliło nam precyzyjnie leczyć zarodki kurze cząsteczką, która specyficznie aktywuje szlak Shh, wstrzykniętą bezpośrednio do krwioobiegu” – wyjaśnia Rory Cooper, badacz ze stopniem doktora i współautor badania.

Naukowcy odkryli, że szlak Shh był aktywowany zarówno natychmiast, jak i trwale po wstrzyknięciu cząsteczki, potwierdzając, że aktywacja szlaku Shh była odpowiedzialna za przekształcenie łusek w pióra.

„Nasze wyniki wskazują, że skok ewolucyjny – od łusek do piór – nie wymaga dużych zmian w składzie lub ekspresji genomu. Zamiast tego przejściowa zmiana w ekspresji jednego genu, Ciiimoże wywołać kaskadę zdarzeń rozwojowych prowadzących do powstania piór zamiast łusek” – podsumowuje Milinkovitch.

To badanie, pierwotnie skupione na rozwoju łusek i piór, ma istotne implikacje dla zrozumienia mechanizmów ewolucyjnych odpowiedzialnych za niesamowitą różnorodność form zwierzęcych występujących w przyrodzie.

Gen Sonic hedgehog otrzymał swoją nazwę od Roberta Riddle’a, doktora habilitowanego w Tabin Lab na Harvardzie, po tym, jak jego żona Betsy Wilder zobaczyła reklamę gry Sonic the Hedgehog w czasopiśmie.

Wyniki badań są publikowane w czasopiśmie Postępy nauki.

Może Cię również zainteresować:

Pisarz South West News Service, Dean Murray, przyczynił się do powstania tego raportu.