Naukowcy odnaleźli geny odpowiedzialne za czerwone ubarwienie piór ptaków

Publikacja online wyników badań (https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960982222012908) wzbudziła na tyle duże zainteresowanie, że redaktorzy czasopisma Current Biology poświęcili jej okładkę dwutygodnika (publikacja wersji papierowej 10 października).

Ustalenie, które geny (CYP2J19 i BDH1L) i w jakim stopniu regulują czerwone ubarwienie piór ptaków otwiera pole do prowadzenia pogłębionych badań z zakresu biologii ewolucyjnej i ekologii.

„Z wcześniejszych prac wykonanych na białych, żółtych i czerwonych kanarkach wiedzieliśmy, że ważną rolę w ubarwieniu piór ptaków odgrywa gen CYP2J19, ale mechanizm jego działania nie był dobrze poznany. Nasze badania pozwoliły doprecyzować, że CYP2J19 działa w połączeniu z genem BDH1L” – powiedziała PAP jedna z autorek artykułu, dr Małgorzata Gazda, genetyczka z Instytutu Pasteura w Paryżu.

Kolor upierzenia ptaków i jego intensywność są uzależnione od tego, co jedzą ptaki. Ważną rolę odgrywają karotenoidy, występujące w roślinach.

„Karotenoidy to grupa organicznych związków chemicznych – odpowiadają za żółty, czerwony, pomarańczowy i różowy barwnik roślin. U ptaków muszą być dostarczane z dietą, bo zwierzęta te same ich nie wytwarzają, ale mogą je przetwarzać – czyli jak dostaną jeden rodzaj barwników karotenoidowych, to za pomocą reakcji biochemicznych mogą przetworzyć je w inny kolor” – powiedziała Gazda.

Pierwszy autor artykułu, dr Matthew B. Toomey z University of Tulsa w USA, jako pierwszy ustalił, że pojedynczy gen CYP2J19, mimo dość silnej ekspresji nie wystarczy, by przetworzyć karotenoidy i wpłynąć na czerwone ubarwienie upierzenia ptaków. Poszukał genów, które mają właściwości utleniające z tlenem i znalazł dwa - RDH5 i BDH1L. Dalsze prace utwierdziły go w przekonaniu, że pierwszy z nich nie ma znaczenia w kombinacji z CYP2J19, ale drugi już tak.

Następnie naukowcy szukali odpowiedzi na pytanie o mechanizm działania BDH1L – zastanawiali się czy bez połączenia z innym genem sprawi, że karotenoidy zostaną przetworzone.

Powtórzono eksperyment. Okazało się, że komórki przetworzyły karotenoidy do epsylonkarotenoidów – innego rodzaju karotenoidów, które w dużych ilościach posiadają ptaki o żółtym kolorze upierzenia.

Okazuje się, że karotenoidy odpowiadają nie tylko za ubarwienie piór, ale także rodzaje receptorów w oczach.

„Brak czerwonego barwnika w tęczówkach prawdopodobnie sprawia, że niektóre ptaki inaczej widzą” – powiedziała Gazda.

Naukowcy przyjrzeli się również barwnikom występującym u ryb – Danio pręgowanych. Okazało się, że za ich występowanie odpowiadają analogiczne geny.

Naukowcy potwierdzili w swojej pracy, że te same geny i te same mechanizmy występują u gatunków nawet bardzo od siebie oddalonych na ścieżce ewolucyjnej – w tym przypadku – u ptaków i u ryb.

“Wygląda na to, że ta ścieżka biochemiczna może być uniwersalnym mechanizmem, pozwalającym kręgowcom na uzyskanie czerwonego koloru”- powiedziała Gazda.

W badaniu naukowcy wykorzystali sześć gatunków ptaków: kurę domową, kraśniczka diamentowego, krasnogonka oliwkowego, papuzika czerwonolicego, kardynała szkarłatnego, czyża czerwonego oraz rybę – danio pręgowany. 

Źródło informacji: Nauka w Polsce