As penas dos pássaros podem ter sido originalmente filamentos de dinossauros antigos, mas uma equipe de pesquisadores suíços está investigando a genética da formação de penas experimentando embriões de galinha. Ao manipular uma via de sinalização chave, eles reconstruíram uma estrutura semelhante à da pena original, revelando a elasticidade e o refinamento evolutivo do processo de desenvolvimento da pena. O crescimento das penas geralmente se recupera mesmo quando perturbado - sugerindo a surpreendente complexidade e estabilidade dessa inovação evolutiva.

No dia 12 de incubação, os botões pinados assumem áreas longitudinais de densidade celular que correspondem aos futuros ramos fofos. Créditos da imagem: © Rory Cooper e Michel Milinkovitch (CC BY)

羽毛是动物身上最复杂的皮肤结构之一。它们的进化起源一直存在争议，但化石和发育生物学的证据表明，羽毛有一个共同的起源：简单的毛发状结构，称为原羽毛。这些早期的羽毛前体由一根管状细丝组成，据信最早出现在大约 2 亿年前的某些恐龙身上。

一些科学家认为，原始羽毛可能进化得更早，可能是在大约 2.4 亿年前，在恐龙和翼龙的共同祖先中进化而来，翼龙是第一种具有膜状翅膀的飞行脊椎动物。原始羽毛的出现可能标志着羽毛进化的第一步关键。

Ao contrário das penas modernas, as penas primitivas eram filamentos cilíndricos não ramificados. Eles não tinham os ramos complexos e pequenos ramos que compunham a estrutura das penas de hoje, nem tinham folículos pilosos (pequenos sacos de crescimento de penas na pele). Essas primeiras estruturas, que podem ter servido a funções como isolamento térmico e exibição, foram gradualmente remodeladas pela seleção natural em formas mais complexas e amigáveis ao voo.

Na Universidade de Genebra (UNIGE), o professor Michel Milinkovitch e sua equipe estudam como as vias de sinalização molecular – sistemas que permitem que as células se comuniquem – afetam o desenvolvimento de características como escamas, cabelos e penas em embriões de vertebrados.

Em estudos anteriores, a equipe ativou uma via-chave chamada Sonic Hedgehog (Shh) em embriões de galinha. Ao injetar uma molécula ativadora nas veias do embrião, eles desencadearam uma transformação dramática: as escamas dos pés do pássaro se transformaram permanentemente em penas.

Recrie as penas originais do primeiro dinossauro

"Como a via Shh desempenha um papel vital no desenvolvimento das penas, queríamos ver o que acontece quando essa via é inibida", explica Rory Cooper, pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Michel Milinkovitch e coautor do estudo. Ao injetar uma molécula que bloqueia a via de sinalização SHH no dia 9 do desenvolvimento embrionário, pouco antes do botão pinóide aparecer nas asas, os dois pesquisadores observaram a formação de pinados não ramificados e não invaginados, semelhante ao suposto estágio inicial da pena original.

No entanto, a partir do dia 14 do desenvolvimento embrionário, a morfogênese das penas é parcialmente retomada. Além disso, embora os pintinhos eclodam com a pele nua, os folículos pilosos subcutâneos dormentes são reativados por conta própria, eventualmente produzindo pintinhos com penas normais.

Michel Milinkovich conclui: "Nossos experimentos mostram que, embora uma breve perturbação durante o desenvolvimento das escamas do pé possa transformá-las permanentemente em uma pena, é muito mais difícil interromper permanentemente o processo de desenvolvimento de uma pena. "Obviamente, durante a evolução, a rede de genes que interagem tornou-se muito forte, garantindo o desenvolvimento adequado das penas, mesmo no caso de distúrbios genéticos ou ambientais significativos. O maior desafio agora é entender como as interações genéticas evoluíram para permitir o surgimento de novidades morfológicas, como penas primitivas. ”

编译自/ScitechDaily