Нарушив работу ключевого гена, учёные сделали куриные перья более похожими на перья динозавров, но результат оказался недолговечным. В новом исследовании учёные заблокировали ген во время эмбрионального развития, чтобы сделать куриные перья более примитивными, похожими на простые трубчатые протоперья, которые, вероятно, впервые появились у предков динозавров в раннем триасовом периоде 250 миллионов лет назад. Им это удалось — но лишь на время. У цыплят наблюдалось замедленное развитие перьев и голые пятна при вылуплении, но через несколько недель их оперение стало таким же, как у любой другой птицы. Данная работа является частью более масштабной рограммы по изучению того, как и почему впервые появились перья. Ранее исследователи изменили тот же ген, чтобы превратить чешуйчатые куриные лапки в оперённые, но повернуть вспять эволюцию перьев оказалось сложнее.
Наши эксперименты показывают, что, хотя временное нарушение развития чешуек на лапах может навсегда превратить их в перья, гораздо сложнее навсегда нарушить развитие самих перьев.
старший автор исследования Мишель Милинкович, профессор генетики и эволюции в Женевском университете
Эксперт добавил, что ходе эволюции сеть взаимодействующих генов стала чрезвычайно устойчивой, обеспечивая правильное развитие перьев даже при значительных генетических или экологических нарушениях. То, что исследователям не удалось навсегда превратить кур в динозавров с перьями, не означает, что эксперимент провалился. Милинкович и его соавтор Рори Купер, ныне научный сотрудник Университета Шеффилда в Великобритании, показали, что определённый ген, причудливо названный "геном Соника-Ежика", играет важную роль в эволюции перьев. Воздействуя на этот ген, исследователи смогли временно нарушить формирование перьев.
Первые перья не были сложными разветвлёнными структурами, которые мы видим у современных птиц. Они представляли собой одиночные трубочки, похожие на крошечные соломинки для питья. Чтобы выяснить, как эволюция создала из этих простых трубочек всё, от мягкого пуха до ярких павлиньих перьев, Милинкович и Купер сначала использовали метод флуоресцентной микроскопии световых листов, чтобы изучить развитие куриных перьев в яйце. Этот метод использует лазеры для получения изображений тонких срезов образца.
Перья начинают развиваться у эмбрионов цыплят через девять дней после того, как было снесено яйцо. Сначала на теле развивающегося цыплёнка появляются утолщения, называемые плакодами, как заметили исследователи. Затем из этих плакодов вырастают зачатки перьев, которые постепенно превращаются в знакомые нам разветвлённые перья с помощью кератина — того же белка, который содержится в человеческих волосах и ногтях. Ген Sonic Hedgehog, который, как известно, управляет эмбриональным развитием у животных, играет роль на всех этих этапах.
Затем исследователи ввели ингибитор гена Sonic Hedgehog в яйца на девятый день развития, чтобы посмотреть, что произойдёт. Через несколько дней рост перьев замедлился. Ингибитор также уменьшил сложное разветвление, которое развивается по мере созревания перьев у эмбриона. Однако к 17-му дню развития рост перьев частично восстановился, так как ингибирование гена Sonic Hedgehog прекратилось. У цыплят, которым позволили вылупиться, перья были неравномерными, с голыми участками и местами, где образовались мягкие, похожие на пух перья, но у них не было внешних перьев с центральным "стержнем" — характерной структурой перьев. Однако к 49-му дню жизни у этих цыплят произошла линька, и новые перья развивались нормально.
Исследования показывают, что ген Sonic Hedgehog участвовал как в эволюции протоперьев в современные перья, так и в видоизменении перьев в перья разных форм и размеров у разных видов, сообщили исследователи 19 марта в журнале PLOS Biology.
Сейчас главная задача.понять, как эти генетические взаимодействия изменились, чтобы обеспечить появление протоперьев на ранних этапах эволюции динозавров.
старший автор исследования Мишель Милинкович, профессор генетики и эволюции
Замечен осьминог верхом на самой быстрой акуле в мире.
Фото: Fabrice Berger & Michel Milinkovitch 2025 (CC-BY 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/))