Πώς οι δεινόσαυροι μπορεί να έχουν εξελιχθεί σε πουλιά;

Ερευνητές του Πανεπιστημίου Τοχόκου και διεθνείς συνεργάτες τους έχουν εντοπίσει ένα πιθανό γενετικό μηχανισμό που διέπει την εξέλιξη των πτηνών, σύμφωνα με μια μελέτη που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο περιοδικό Nature Communications.

Οι μελέτες των απολιθωμάτων δεινοσαύρων δείχνουν χαρακτηριστικά, όπως τα φτερά, τα ελαφρά οστά, θύλακες αέρα και εμπρός άκρα, την εξελικτική συγγένεια των πτηνών και των δεινοσαύρων. Ωστόσο, ο προσδιορισμός των γονιδιωματικών αλλαγών DNA κατά τη διάρκεια αυτής της εξελικτικής μετάβασης έχει παραμείνει μια πρόκληση.

Εξελικτικοί βιολόγοι έχουν υποπτευθεί ότι οι ανατομικές διαφορές εντός και μεταξύ των ειδών που προκαλούνται από cis-ρυθμιστικά στοιχεία(CREs). Τα CREs είναι περιοχές του γονιδιώματος DNA που δεν κωδικοποιούν πρωτεΐνες, και  ελέγχουν την μορφολογία και άλλα γνωρίσματα με τη ρύθμιση γονιδίων.

Η διεθνής ομάδα ερευνητών ανέλυσε τα γονιδιώματα  από 48 είδη πτηνών που αντιπροσωπεύουν την εξελικτική ιστορία των σύγχρονων πουλιών και προχώρησαν στην σύγκριση τους με πολλά άλλα σπονδυλωτά για να βρουν ακολουθίες DNA ειδικά για πτηνά.

Σύγκριναν τα γονιδιώματα  από 48 είδη πτηνών με άλλα σπονδυλωτά για τον εντοπισμό γενετικών αλληλουχιών συγκεκριμένων μόνο για τα πουλιά. Πολλά από αυτά τα εξαιρετικά διατηρημένα γενετικά συστατικά φαίνεται να έχουν βοηθήσει τα χαρακτηριστικά ελέγχου ως cis-ρυθμιστικά στοιχεία. Επειδή είναι κοινά σε όλα τα είδη πτηνών ένα από αυτά, τουλάχιστον, πιθανόν χρονολογείται ήδη από την εποχή των  δεινοσαύρων, γεγονός που θα μπορούσε να σημαίνει ότι οι δεινόσαυροι έχουν αποκτήσει αυτές τις αλληλουχίες, πριν και κατά τη διάρκεια της μετάβασής τους σε πουλιά.

Εντόπισαν εκατομμύρια περιοχές του γονιδιώματος που ονομάζεται «ειδικά εξαιρετικά διατηρημένα στοιχεία» (ASHCEs) που φαίνεται να λειτουργούν ως CREs. Βρήκαν ορισμένες τροποποιήσεις σε ιστόνες [ομάδες πρωτεϊνών πλούσιες σε βασικά αμινοξέα που αποτελούν συστατικό του νουκλεοσώματος και έχουν στηρικτικό ρόλο στο μόριο του DNA] που σχετίζονται με τα ASHCEs και τροποποιήσεις  ιστονών είναι γνωστές για να δείξουν ενεργά και καταπιεσμένα μέλη σε αντίστοιχες περιοχές DNA.

Οι ερευνητές επίσης ανέλυσαν τις αλληλουχίες ASHCEs και βρήκαν ότι είναι πολύ παρόμοιες. Αυτό σημαίνει ότι η εμφάνιση των ASHCEs μπορεί ενδεχομένως να αναχθεί σε όλη τη διαδρομή από την εποχή των δεινοσαύρων.

Τα ASHCEs φαίνεται επίσης να συνδέονται με την εξέλιξη και την ανάπτυξη των ειδικών χαρακτηριστικών των πουλιών . Για παράδειγμα, οι ερευνητές έδειξαν ότι ένα γονίδιο γνωστό ως SIM1, το οποίο περιέχει ένα ASHCE, μπορεί να σχετίζεται με την εξέλιξη των φτερών πτήσης. Οι λειτουργίες ASHCE ως ενισχυτής ρυθμίζει την έκφραση του γονιδίου σε ένα SIM1 πτήσης- με ειδικό τρόπο.

Επειδή τα ASHCEs σε γονίδια όπως SIM1 ήταν εξαιρετικά διατηρημένα και ως εκ τούτου σε μεγάλο βαθμό αμετάβλητα από την εξέλιξη από την εποχή των δεινοσαύρων, το γεγονός αυτό δείχνει ότι τα CREs όπως τα ASHCEs ήταν ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη των ειδικών χαρακτηριστικών των πτηνών και μπορεί να έχουν οδηγήσει τη μετάβαση των δεινοσαύρων σε πτηνά.

 

Γεωδίφης

 

Πηγή- Πανεπιστήμιο Tohoku