Perje, krzno i krljušti koji krase različite članove životinjskog carstva mogu izgledati sasvim drugačije, ali svi su napravljeni od istih osnovnih stvari. I, kako se ispostavilo, potrebno je samo relativno jednostavno genetsko podešavanje da bi se proizvelo jedno umesto drugog.
Ciljajući na gen sonic hedgehog (Shh), genetičari Mišel Milinkovič i Rori Kuper sa Univerziteta u Ženevi u Švajcarskoj promenili su embrionalne kokoške tako da im umesto krljušti na njihovim obično skvamoznim stopalima raste perje.
A promena je trajna. Jednom kada se izlegu, neuobičajeno pernate noge pilića će ostati takve doživotno.
„Mi demonstriramo da prolazni agonizam signala zvučnog ježa (Shh) kod piletine, specifičan za fazu, pokreće potpunu i trajnu tranziciju sa mrežastih ljuski na perje na ventralnim površinama stopala i prstiju“, pišu istraživači.
„Rezultirajuće ektopično perje je razvojno uporedivo sa perjem koje krasi telo, pri čemu perje na dole prelazi u regenerativno, bilateralno simetrično perje konture kod odraslih pilića.
Ranije je Milinkovitcheva laboratorija pokazala da različiti keratinizovani dodaci kože (kosa, perje i tako dalje) imaju isto evoluciono poreklo od reptilskih predaka pre stotina miliona godina koje su se kasnije pretvorile u neverovatnu raznolikost životinja koje danas žive u svetu. .
I kod svih ovih životinja, razvoj ovih struktura počinje kao strukture poznate kao plakode u koži, koje se zgušnjavaju i onda počinju da rastu u ljuske, kičme ili bilo koji dodatak koji ta životinja ima.
Shh igra ključnu ulogu u razvoju ovih dodataka kože. Signalni put je važan sa svojim prstima u mnogim embrionalnim pitama, posredujući u razvoju oblika i struktura tela, uzorkovanju, diferencijaciji i rastu.
Na primer, Shh je važan faktor u obliku perja i diversifikaciji, pozicioniranju perja kod ptica i razvoju folikula dlake kod miševa.
Znamo da neke kokoške, kao što su Brahmas, Sablepoots i Silkies, imaju pernate noge, ali genetski mehanizam koji to uzrokuje bio je nepoznat. Tako su Kuper i Milinkovič odlučili da istraže ciljajući Shh kod embrionalnih pilića.
Cilj studije bili su brojleri od odgajivača pilića marke Ross, koji imaju veoma nepernate, ljuskave noge. Istraživači su u vene embrionalnih pilića koji su još uvek bili u jajetu ubrizgali supstancu koja promoviše signalizaciju Shh puta da bi pokrenula rast perja u oblastima koje su inače prekrivene ljuskavom kožom.
„Koristili smo klasičnu tehniku u kojoj moćna baklja osvetljava krvne sudove na unutrašnjoj strani ljuske jajeta“, objašnjava Kuper.
„Ovo nam je omogućilo da precizno tretiramo pileće embrione molekulom koji specifično aktivira Shh put, ubrizgava se direktno u krvotok.“
Uspelo je. Kada su se pilići izlegli, njihove obično ćelave noge bile su prekrivene puhastim perjem, sličnim onima koje pokrivaju njihova tela. A kako su kokoške rasle, tako je raslo i perje.
Izgubili su bebu i odraslo perje, ne samo na telu već i na stopalima. Samo jedan tretman u jajetu bio je dovoljan da izazove ovu promenu od krljušti do perja.
Neka jaja su tretirana kontrolnim rastvorom, koji nije sadržao aktivni molekul koji je stimulisao signalizaciju Shh puta u eksperimentalnoj grupi.
Pilići koji su se izlegli iz ovih jaja imali su normalne noge; RNK sekvencioniranje upoređujući ove dve grupe pokazalo je da su promene nastale na Shh u eksperimentalnoj grupi bile trajne.
Istraživači kažu da ovo ima implikacije na naše razumevanje načina na koji su životinje evoluirale i diverzifikovale. Prirodne varijacije u Shh signalizaciji su verovatno evolutivni pokretač raznolikosti dodataka kože, a ovu raznolikost nije bilo posebno teško postići.
„Naši rezultati pokazuju da evolutivni skok – od krljušti do perja – ne zahteva velike promene u sastavu ili ekspresiji genoma“, kaže Milinković.
„Umesto toga, prolazna promena u ekspresiji jednog gena, Shh, može proizvesti kaskadu razvojnih događaja koji dovode do formiranja perja umesto ljuski.“
