Če vas naslov članka preseneti, veste, da so sodobne ptice potomci primitivnih plazilcev (grobo rečeno). Znano je, da se je genetika teh živali skozi tisočletja spreminjala, tako da so se luske postopoma spreminjale v perje. Pravzaprav imajo aligatorji posebnost, da imajo te mehanizme za razvoj perja. Kako so potem pokriti z lestvicami?
Evolucija je eno tistih področij študija, ki je tako napredno kot zagonetno, ki se razvija s širjenjem znanja o genetiki, a posledično prinaša na dan več vprašanj kot odgovorov. Oglejmo si to vprašanje podrobneje.
Kako so luske postale perje?
Prvo vprašanje, ki ga je treba povzeti, je, kako so skozi tisočletja luske nekaterih plazilcev končale kot perje. Evolucijska razvojna biologija je že v 20. stoletju odkrila, da obstajajo biokemični mehanizmi, ki se aktivirajo z genetskimi signali in spreminjajo perje v luske in obratno. Zahvaljujoč njim imajo ptice perje na telesu in luske na nogah.
Članek iz leta 2018 je razkril, da poleg molekul, za katere je znano, da povzročajo perje (retinojska kislina, β-katenin), obstajajo tudi drugi pretvorniki perja v lusko. Slednje so poimenovali Sox2, Zic1, Grem1, Spry2 in Sox18 in inducirajo enega ali več regulatornih modulov, ki vodijo te morfogenetske dogodke.
Teh pet modulov povzroči brstenje in podaljšanje lusk, njihovo razvejanje in spreminjanje v perje.Vsak od njih je zadolžen za drugačen proces in deluje v različnih trenutkih treninga. Na ta način je rezultat pero in ne ostre luske, perju podobna koža ali peresa.
Siljenje razvoja perja pri aligatorju
Genetski mehanizmi, ki omogočajo delovanje kemičnih sredstev za pretvorbo perja, so nastali pred pojavom samih struktur perja. To je potrjeno pri aligatorjih in krokodilih, živih fosilih, ki imajo te mehanizme pretvorbe, čeprav nikoli ne pokažejo perja. Zakaj potem niso zajeti v njih?
Številni fosili dinozavrov kažejo protoperje, prehodne strukture med luskami in perjem, ki jih poznamo danes.
Znanstveniki, ki so napisali zgoraj omenjeni članek, so se odločili spremeniti luske aligatorjevih zarodkov, da bi jih spremenili v perje, in uspelo jim je. Poglejmo, kako jim je uspelo.
Postopek, da aligator dobi perje
S domnevo, da se luske lahko spremenijo v perje s pravimi molekularnimi signali, so znanstveniki vklopili in izklopili ustrezne molekularne kanale med razvojem zarodka. Z vstavitvijo genov, povezanih s perjem piščancev, v aligatorjeva jajca so aktivirali zelo starodavne mehanizme (evolucijsko gledano), ki so omogočili to pretvorbo.
5 kriterijev, omenjenih v študiji (Sox2, Zic1, Grem1, Spry2 in Sox18), je bilo treba aktivirati v različnih obdobjih embrionalnega razvoja, kar zadeva kožo. S forsiranjem izražanja drugih dveh, že znanih (retinojska kislina in β-katenin), so aligatorjem uspeli razviti podolgovate luske, predhodnike perja.
Kosmiči in perje
Kot je pokazala študija, se aligatorjeve luske ne spremenijo v perje, kot bi preklopili stikalo, ampak sta obe strukturi skrajnosti istega spektra. Znotraj te linije so protoperje, piknovlakna, keratinizirano perje in drugo.
Za nastanek perja, značilnega za ptice leteče, morata dermis in povrhnjica med seboj »komunicirati«. To je tako, ker kemični signali prihajajo iz dermisa in povrhnjica jih mora sprejeti. Ta kompleksen proces posreduje 5 molekularnih dejavnikov, omenjenih v članku.
Kot lahko vidite, gre za zelo kompleksen proces, saj zahteva sinhronizacijo genetskih signalov, specifičnih trenutkov embrionalnega razvoja in prisotnost regulatornih mehanizmov. Če bi vse delovalo tako, kot bi moralo, bi lahko imeli aligatorji perje, le proces nastajanja perja ne poteka naravno tako.
Napredek genetike in preučevanje evolucije
Naselitev sveta krilatih plazilcev samo po sebi ni cilj doseči aligatorjevega zarodka, da razvije luske predhodnika perja. Pri preučevanju bistva živih bitij je ta navidezni dosežek majhno odkritje v plimi znanja, potrebnega za razumevanje, od kod prihajamo.
Perje so strukture, ki so s pomočjo mehanizmov termoregulacije in dvorjenja katapultirale osvajanje neba. Veliko je treba še odkriti, a vsak korak nas približuje razkritju uganke o tem, kako je nastal svet, kot ga vidimo pred očmi.
