Како само један атом може променити боју перја папагаја

Папагаји су развили потпуно нови начин прављења шарених пигмената, који се називају фитаколфулвинс. Иако су научници већ неко време знали за ове различите пигменте, разумевање биохемијске и генетске основе иза тога како их птице користе да варирају у боји је мање јасно.

Две недавне одвојене студије о папагајима и зебама пружиле су важан увид у ову мистерију.

Једну студију, објављену у часопису Current Biology, водио је Данијел Хупер, постдокторант на Одељењу за биологију из америчког Природњачког музеја, а другу је водио португалски биолог Роберто Аборе, и она је објављена у часопису Science.

Тек један ензим

Две студије укључивале су велике тимове међународних истраживача. Они су користили недавна достигнућа у генетском секвенцирању како би испитали који региони генома (комплетан скуп ДНК животиње) одређују лепезу боја, од жуте до црвене, код папагаја и зеба.

Научници су открили да су ове две врсте птица еволуирале на сличан начин.

Абореова студија је посматрала лорија (pseudos fuscata), папагаја пореклом из Нове Гвинеје са низовима перја које могу бити обојене у жуту, наранџасту или црвену боју.

Истраживање је открило да су промене између жуте и црвене боје перја повезане са ензимом званим ALDX3A2. Овај ензим претвара пигменте црвеног папагаја у жуте.

Када перје у развоју садржи велике количине ензима, оно постаје жуто; када имају мање, постаје црвено.

Научници су открили да тај један ензим такође објашњава варијацију боје код многих других врста папагаја који су независно еволуирали.

Два посебна гена

Дугорепа зеба (poephila acuticauda) је врста птица певачица пореклом из северне Аустралије. Постоје две хибридне подврсте са различитим обојеним кљуновима. Једнa има жути, а друга црвени кљун.

Већина каротеноидних пигмената које птице могу да конзумирају из своје хране су жуте или наранџасте, тако да тела птица морају некако да промене хемију пигмената након што их поједу да би произвела црвене боје.

Хуперова студија је испитивала варијације ове особине у целој дистрибуцији дугорепе зебе у дивљини и варијације у геномима птица. Испоставило се да је боја кљуна код ових зеба углавном повезана са два гена, CYP2J19  и TTC39B.

Заједно, ова два гена покрећу претварање жутих каротеноида из хране у црвене.

Чини се да је код дугорепе зебе жута обојеност резултат мутација које искључују ове гене у кљуну, а задржавају их у другим деловима тела, као што су очи.

Упоређујући ДНК код ових гена за боју са другим врстама зеба, истраживачи су такође открили да су преци модерне дугорепе зебе имали црвене кљунове, али мутантни жути кљунови су полако постајали све чешћи.

Ове студије заједно показују како се боје могу развијати у различитим популацијама у природи.

И код папагаја и код зеба, мутације одговорне за варијацију жуте у црвену боју нису промениле функцију укључених ензима.

Научници тај процес упоређују са променама осветљења у просторији када се инсталира димер на постојећи прекидач за светло, уместо да се уклони цела расвета.

Научници су такође показали да у дивљим популацијама и папагаја и зеба, мутације на само неколико гена могу дубоко променити хемијску структуру пигмената, што је довољно да направи разлику између црвене и жуте.

Кључни гени мењају хемијску структуру молекула пигмента деловањем ензима који пигменту додаје само један атом кисеоника. Ово узрокује промене боје од јаркоцрвене до светложуте код папагаја, а супротно код зеба, од јарко жуте до светло црвене, објаснили су биолози.

Чудо природе

Еволуција боје код птица била је у фокусу пажње откако их је Чарлс Дарвин користио у излагању своје теорије еволуције природном селекцијом. Најочигледнија разлика између блиско сродних врста птица које видимо око нас је њихова боја.

Две нове студије показале су нам како неколико гена и додатак тог једног атома кисеоника могу променити ток еволуције, стварајући нову форму која изгледа тако драматично другачије.

Ако ово побољша животињу у еволуционом смислу – можда новима бојама изгледају привлачније потенцијалним партнерима или се више истичу – то може довести до настанка нове врсте.

Овај рад нас подсећа на чудо природе и показује да је еволуција сталан процес, истичу аутори студија.

„Да бисмо очували врсте, морамо заштитити што је могуће више њихове генетске сложености. Свака јединка у популацији садржи јединствени геном и свака мала варијација је производ милиона година еволуције у прошлости. То би такође могло бити кључ за развој нове врсте у будућности”, поручују истраживачи.