Le piume, essenziali per la termoregolazione, il volo e la comunicazione negli uccelli, provengono da semplici appendici note come proto-piume, che erano presenti in alcuni dinosauri. Studiando lo sviluppo embrionale del pollo, due ricercatori dell’Università di Ginevra (Unige) hanno rivelato un ruolo chiave di un ruolo chiave di segnalazione molecolare (il percorso SHH) nella loro formazione. Questa ricerca, pubblicata sulla rivista Biologia PLOSfornisce nuove intuizioni sui meccanismi morfogenetici che hanno portato alla diversificazione delle piume durante l’evoluzione.
Le piume sono tra le appendici cutanee più complesse nel regno animale. Mentre la loro origine evolutiva è stata ampiamente dibattuta, le scoperte paleontologiche e gli studi di biologia dello sviluppo suggeriscono che le piume si sono evolute da semplici strutture note come proto-piume. Queste strutture primitive, composte da un singolo filamento tubulare, sono emerse circa 200 milioni di anni fa in alcuni dinosauri. I paleontologi continuano a discutere della possibilità della loro presenza ancora precedente nel comune antenato di dinosauri e pterosauri (i primi vertebrati volanti con ali membranose) circa 240 milioni di anni fa.
I proto-piume sono filamenti cilindrici semplici. Differiscono dalle piume moderne per assenza di barbi e barbule e per mancanza di un follicolo – un’invaginazione alla loro base. L’emergere di proto-piume probabilmente ha segnato il primo passo chiave dell’evoluzione delle piume, fornendo inizialmente isolamento termico e ornamenti prima di essere progressivamente modificati sotto la selezione naturale per dare origine alle strutture più complesse che hanno permesso il volo.
Il laboratorio di Michel Milinkovitch, professore presso il Dipartimento di Genetica e Evoluzione nella Facoltà di Scienze dell’Unige, studia il ruolo dei percorsi di segnalazione molecolare (sistemi di comunicazione che trasmettono messaggi all’interno e tra le cellule), come il percorso di Sonic Hedgehog (SHH), nello sviluppo embrionale di scale, capelli e piume nei moderni vertebrati. In uno studio precedente, gli scienziati svizzeri hanno stimolato il percorso SHH iniettando una molecola attivante nei vasi sanguigni degli embrioni di pollo e hanno osservato la trasformazione completa e permanente delle scale in piume sui piedi dell’uccello.
Ricreare i primi proto-piume di dinosauro
“Poiché il percorso SHH svolge un ruolo cruciale nello sviluppo delle piume, volevamo osservare ciò che accade quando è inibito”, spiega Rory Cooper, ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Michel Milinkovitch e coautore dello studio. Iniettando una molecola che blocca il percorso di segnalazione SHH il nono giorno dello sviluppo embrionale-poco prima che appaiano le gemme di piume sulle ali-i due ricercatori hanno osservato la formazione di gemme non ramificate e non invaginate, che assomigliano alle prime fasi putative dei feci proto.
Tuttavia, dal 14 ° giorno di sviluppo embrionale, la morfogenesi delle piume si è parzialmente recuperata. Inoltre, sebbene i pulcini abbinati con macchie di pelle nuda, i follicoli sottocutanei dormienti sono stati riattivati autonomamente, producendo infine polli con piumaggio normale.
“I nostri esperimenti mostrano che mentre un disturbo transitorio nello sviluppo delle scale dei piedi può trasformarli permanentemente in piume, è molto più difficile interrompere permanentemente lo sviluppo delle piume”, conclude Michel Milinkovitch. ” Chiaramente, nel corso dell’evoluzione, la rete di geni interagenti è diventata estremamente robusta, garantendo il corretto sviluppo di sviluppo anche in sostanziali perturbazioni genetiche o ambientali. La grande sfida ora è capire come si evolvono le interazioni genetiche per consentire l’emergere di novità morfologiche come i proto-piume “.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com