Крак, подобен на динозавърските, е пресъздаден в птица, чрез молекулярен експеримент

Legs.jpg

Всеки, който е ял печенo пиле може да потвърди присъствието на дълга, заострена кост в бутчето (в долната част на крака). Това всъщност е фибулата – едната от двете дълги кости на подбедрицата (по-точно външната). При динозаврите тази кост е с форма на тръба и достига чак до глезена, докато при птиците тя е по-къса от другата кост в долната част на крака (тибия). Още през 19-ти век учените забелязали, че птичите ембриони първо развиват тръбовидна фибула, като при динозаврите. След това тя става по-къса от тибията и придобива своята заострена форма.

Avian-Fibular-Reduction.pngБразилският изследовател Жоао Ботельо, работещ в лабораторията на Александър Варгас (от Университета на Чили) решава да проучи механизмите, които лежат в основата на тази трансформация. В нормалното развитие на костите, средната част на костта съзрява и преустановява растежа си (клетъчното делене) много преди края на костта. Ботельо установил, че молекулярните механизми на зреене се активират много рано в долния край, прекратявайки клетъчното деление и растеж. Когато се потисне ген, отговорен за съзряването и наречен Indian Hedgehog, това води до запазване на дължината и тръбовидната форма на фибулата, която остава свързана с глезена, точно както при динозаврите.

Ботельо и екипът му смятат, че ранното съзряване в долния край на фибулата се дължи на влиянието на съседна кост в глезена – тази на петата. За разлика от други животни, костта на петата при птичите ембриони притиска долния край на фибулата – те са толкова близо, че дори са били объркани от някои изследователи с един общ елемент. Ботельо предполага, че по време на този етап, долният край на фибулата получава сигнали подобни на тези в средната част на костта. При нормално развитие, костта на петата след това се отделя от фибулата. Но дисталният край вече е тръгнал по пътя на развитие на междинна част и съзрява рано. При пилетата с експериментален динозавърски крак, петната кост все още е прикрепена към фибулата. Ботельо съобщава, че костта на петата силно експресира гена PthrP, който позволява растеж в краищата на костите.

Друго интересно наблюдение при експерименталните пилета е, че тибията е значително по-къса. Това предполага, че динозавърската фибула, свързвайки се с глезена, предотвратява надрастването на тибията над фибулата, както става обикновено. Изследователският екип осъзнал, че откритието е в съответствие с еволюционен модел, документиран от вкаменелостите. Най-ранните форми, при които са се развили скъсени фибули били Зъбатите птици, живели в началото на креда. Тези животни имали заострени фибули, които не били свързани с глезена, но били почти толкова дълги, колкото тибията. Фибулата първо загубила долния си край в еволюцията. Възможно е това да е позволило развитието на тибия, която е много по-дълга от фибулата.


РЕКЛАМА:

***

Резултатите от цялото изследване са публикувани тази седмица в списание Evolution. Това е вторият път, в който Ботельо постига експериментално пресъздаване на динозавърски черти при птици. Преди това той е успял да получи птици, при които стърчащият назад палец вече не се противопоставя на останалите пръсти, както е при динозаврите. В друга лаборатория в Йейл е получил птици с динозавърска муцуна, чрез промяна на генната експресия при пилешки ембриони. Въпреки това, тези изследвания не са насочени към производство на динозаври с търговски или ненаучни цели, както в „Джурасик парк“.

 

„Експериментите са насочени към единични черти, за да проверим конкретни хипотези” – казва Варгас. „Освен, че знаем много за развитието на птиците, но и за прехода от динозаври към птици, което е добре документирано и във фосилния запис. Това естествено ни води към хипотези за еволюцията на развитието, които могат да бъдат проверени в лабораторията.”

 

Превод:  Росица Ташкова

Източник: https://www.sciencedaily.com/


Европейска нощ на учените 2022 г.: