Ajustar algunos genes convierte las escamas en plumas: ScienceAlert

Las plumas, el pelaje y las escamas que adornan a los diferentes miembros del reino animal pueden parecer muy diferentes, pero todos están hechos de la misma sustancia básica. Y, al final, todo lo que se necesita es un ajuste genético relativamente simple para producir uno en lugar del otro.

Al apuntar a la Sonic Hedgehog Gen (Shh)Los genetistas Michel Milinkovitch y Rory Cooper de la Universidad de Ginebra en Suiza han modificado embriones de pollo para que crezcan plumas en lugar de escamas en sus patas normalmente escamosas.

Y la alteración es permanente. Una vez que eclosionan, las patas inusualmente plumosas del pollo permanecerán así durante toda su vida.

“Demostramos que el agonismo transitorio específico de la etapa de la señalización de la vía Sonic Hedgehog (Shh) en el pollo desencadena una transición completa y permanente de escamas reticuladas a plumas en las superficies ventrales del pie y los dedos”. los investigadores escriben.

“Las plumas ectópicas resultantes son comparables desde el punto de vista del desarrollo con las plumas que adornan el cuerpo, con plumas parecidas a plumones que se convierten en plumas de contorno regenerativas con simetría bilateral en pollos adultos”.

Previamente, el laboratorio de Milinkovitch demostró que los diversos apéndices de la piel queratinizados (pelos, plumas, etc.) tienen el mismo origen evolutivo en reptiles ancestrales hace cientos de millones de años que luego se diversificaron en la increíble variedad de animales que viven en el mundo actual. .

Y en todos estos animales, el desarrollo de estas estructuras comienza como estructuras llamadas placodas en la piel, que se espesan y luego comienzan a convertirse en escamas, espinas o cualquier apéndice que el animal tienda a tener.

Shh juega un papel clave en el desarrollo de estos apéndices. La vía de señalización es importante junto con sus dedos en muchas tartas embrionarias, mediando el desarrollo de formas y estructuras corporales, patrones, diferenciación y crecimiento.

Por ejemplo, Shh es un factor importante en la forma y diversificación de las plumas, el posicionamiento de las plumas de vuelo en las aves y el desarrollo del folículo piloso en los ratones.

Sabemos que algunos pollos, como Brahmas, Sablepoots y Silkies, tienen patas emplumadas, pero se desconocía el mecanismo genético detrás de esto. Entonces Cooper y Milinkovitch decidieron investigar centrándose en Shh en pollos embrionarios.

El objetivo del estudio fueron los pollos de engorde de la marca de cría de pollos Ross, que tienen patas muy escamosas y sin plumas. Los investigadores inyectaron en las venas de pollos embrionarios aún en el huevo un sustancia que promueve la señalización de la vía Shh para desencadenar el crecimiento de plumas en áreas normalmente cubiertas por piel escamosa.

“Usamos la técnica clásica de ‘observación de huevos’, en la que una poderosa antorcha ilumina los vasos sanguíneos dentro de la cáscara del huevo”, Cooper explica.

“Esto nos permitió tratar con precisión embriones de pollo con una molécula que activa específicamente la vía Shh, inyectada directamente en el torrente sanguíneo”.

Ha funcionado. Cuando los pollos nacieron, sus patas normalmente calvas estaban cubiertas de suaves plumas juveniles, similares a las que cubrían sus cuerpos. Y, a medida que crecían los pollos, también crecían las plumas.

Perdieron a sus bebés y desarrollaron plumas adultas, no solo en sus cuerpos sino también en sus pies. Un solo tratamiento en la yema fue suficiente para inducir este cambio de escamas a plumas.

Algunos huevos se trataron con una solución de control, que no contenía la molécula activa que estimulaba la señalización de la vía Shh en el grupo experimental.

Las gallinas nacidas de estos huevos tenían patas normales; La secuenciación de ARN que comparó los dos grupos mostró que los cambios realizados en Shh en el grupo experimental fueron permanentes.

Los investigadores dicen que esto tiene implicaciones para nuestra comprensión de cómo evolucionaron y se diversificaron los animales. Las variaciones naturales en la señalización de Shh son probablemente un impulsor evolutivo de la diversidad de los apéndices de la piel, y esta diversidad no ha sido particularmente difícil de lograr.

“Nuestros resultados indican que un salto evolutivo, de escamas a plumas, no requiere grandes cambios en la composición o expresión del genoma”. dice Milinkovitch.

“En cambio, un cambio transitorio en la expresión de un gen, Shh, puede producir una cascada de eventos de desarrollo que conducen a la formación de plumas en lugar de escamas”.

La investigación ha sido publicada en Los científicos progresan.