Om titeln på artikeln överraskar dig vet du att moderna fåglar är ättlingar till primitiva reptiler (ungefär sagt). Det är känt att genetiken hos dessa djur modifierades under tusentals år så att fjällen gradvis förvandlades till fjädrar. Alligatorer har faktiskt den speciella egenskapen att de har dessa mekanismer för utveckling av fjäderdräkt. Hur täcks de av fjäll då?
Evolution är ett av de studieområden som är lika avancerade som gåtfulla, som utvecklas i takt med att kunskapen om genetik utökas, men som i sin tur lyfter fram fler frågor än svar. Låt oss se den här frågan i detalj.
Hur blev fjäll fjädrar?
Den första frågan som måste sammanfattas är hur fjällen på vissa reptiler genom årtusenden hamnade som fjädrar. Evolutionär utvecklingsbiologi upptäckte, redan på 1900-talet, att det finns biokemiska mekanismer som aktiveras av genetiska signaler som omvandlar fjädrar till fjäll och vice versa. Tack vare dem har fåglar fjädrar på kroppen och fjäll på fötterna.
Ett papper från 2018 avslöjade att förutom de molekyler som är kända för att inducera fjällfjädrar (retinsyra, β-catenin), fanns det andra fjäder-till-skala-omvandlare. De kallade de sistnämnda Sox2, Zic1, Grem1, Spry2 och Sox18 och inducerar en eller flera av de reglerande modulerna som styr dessa morfogenetiska händelser.
Dessa fem moduler leder till knoppning och förlängning av fjällen, grenar dem och förvandlar dem till fjädrar.Var och en av dem är ansvarig för en annan process och agerar vid olika tillfällen av träningen. På så sätt blir resultatet en fjäder och inte skarpa fjäll, fjäderliknande hud eller fjäderpennor.
Tvinga fjäderutveckling på en alligator
De genetiska mekanismerna som möjliggör verkan av fjäderomvandlande kemiska medel är före själva fjäderstrukturernas utseende. Detta är verifierat i alligatorer och krokodiler, levande fossiler, som har dessa omvandlingsmekanismer, även om de aldrig visar fjädrar. Varför är de då inte täckta av dem?
Många dinosauriefossiler visar protofjädrar, övergångsstrukturer mellan fjäll och fjädrar som vi känner till idag.
Forskarna som skrev artikeln som nämns ovan satte sig för att modifiera fjällen på alligatorembryon för att förvandla dem till fjädrar, och de lyckades. Låt oss se hur de gjorde det.
Proceduren för att få en alligator att ha fjädrar
Forskarna antog att fjäll kan förvandlas till fjädrar med rätt molekylära signaler, och forskarna slog på och av lämpliga molekylära kanaler under embryonal utveckling. Genom att infoga gener relaterade till fjädrar från kycklingar i alligatorägg aktiverade de väldigt gamla mekanismer (evolutionärt sett) som möjliggjorde denna omvandling.
De 5 kriterierna som nämns i studien (Sox2, Zic1, Grem1, Spry2 och Sox18) var tvungna att aktiveras vid olika tidpunkter för embryonal utveckling vad gäller huden. Genom att tvinga fram uttrycket av de andra två, redan kända (retinsyra och β-catenin), lyckades de få alligatorer att utveckla långsträckta fjäll, föregångare till fjädrar.
Flingor och fjädrar
Som studien har visat, förvandlas inte alligatorfjäll till fjädrar som en strömbrytare vänds, men båda strukturerna är extremer av samma spektrum. Inom denna linje finns protofeathers, pycnofibers, keratiniserade fjädrar och mer.
För bildandet av fjädrar som är typiska för flygande fåglar måste dermis och epidermis "kommunicera" med varandra. Detta beror på att de kemiska signalerna kommer från dermis och epidermis måste ta emot dem. Denna komplexa process förmedlas av de 5 molekylära faktorerna som nämns i artikeln.
Som du kan se är det en mycket komplex process, eftersom den kräver synkronisering av genetiska signaler, specifika ögonblick av embryonal utveckling och närvaron av regleringsmekanismer. Om allt fungerar som det ska kan alligatorer ha fjädrar, det är bara det att fjäderbildningsprocessen inte sker naturligt på det sättet.
Framsteg inom genetik och studiet av evolution
Att få ett alligatorembryo att utveckla fjäder-prekursorfjäll är inte i och för sig målet att befolka världen av bevingade reptiler. I studiet av levande varelsers väsen är denna uppenbara prestation en liten upptäckt i vågen av kunskap som behövs för att förstå var vi kommer ifrån.
Fjädrar är strukturer som slungade erövringen av himlen genom mekanismer för termoreglering och uppvaktning. Mycket återstår att upptäcka, men varje steg för oss närmare att reda ut gåtorna om hur världen kom att bli den vi ser framför våra ögon.
