Bhart-Anjan Bhullar
Kraniet på et kyllingeembryo, der er klar til at klække, har normalt et næb (til venstre), men når visse proteiner blokeres (i midten), udvikler det en krybdyrlignende ‘snude’ af to knogler, lidt ligesom en moderne alligator (til højre).
Biologer har skabt kyllingeembryoner med dinosaur-lignende ansigter ved at manipulere med de molekyler, der danner fuglenes næb.
Forskningen, hvis detaljer offentliggøres i dag i Evolution1, har ikke til formål at skabe flokke af hybride “dino-høns” eller at genoplive dinosaurer, siger Bhart-Anjan Bhullar, en palæontolog, der nu arbejder på University of Chicago i Illinois, og som har været med til at lede arbejdet. “Vi vender aldrig tilbage til den egentlige dinohøne eller hvad det nu er.” Han siger, at holdet snarere ønsker at fastslå, hvordan snuder kan være blevet til næb, da dinosaurerne udviklede sig til fugle for mere end 150 millioner år siden.
Overgangen fra dinosaur til fugl var rodet – ingen specifikke anatomiske træk adskilte de første fugle fra deres kødspisende dinosaurforfædre. Men i de tidlige faser af fugleevolutionen blev de tvillingeben, der dannede snuden hos dinosaurer og krybdyr – kaldet premaxilla – længere og blev sat sammen til det, der nu er næbbet. “I stedet for to små knogler på siderne af snuden, som alle andre hvirveldyr, blev den smeltet sammen til en enkelt struktur,” siger Bhullar.
Gesigtsrekonstruktion
For bedre at forstå, hvordan disse knogler kan være blevet smeltet sammen, analyserede et hold under ledelse af Bhullar og Arhat Abzhanov, en evolutionsbiolog ved Harvard University i Cambridge, Massachusetts, den embryonale udvikling af næb hos kyllinger og emuer og af snuder hos alligatorer, øgler og skildpadder. De konkluderede, at reptilers og dinosaurers snuder udvikles fra premaxilla på samme måde, og at de udviklingsveje, der danner snuden, blev ændret i løbet af fuglenes evolution.
Gruppen fandt, at to proteiner, der er kendt for at orkestrere udviklingen af ansigtet, FGF og Wnt, blev udtrykt forskelligt i fugle- og reptilembryoner. Hos krybdyr var proteinerne aktive i to små områder i den del af embryonet, der bliver til ansigtet. Hos fugle derimod blev begge proteiner udtrykt i et stort bånd over det samme område i embryoet. Bhullar ser resultatet som et tentativt bevis på, at ændret FGF- og Wnt-aktivitet bidrog til udviklingen af næbbet.
For at teste denne idé tilføjede holdet biokemikalier for at blokere aktiviteten af begge proteiner i snesevis af kyllingeæg under udvikling. Forskerne udklækkede faktisk ikke æggene, siger Bhullar, fordi de ikke havde skrevet dette trin ind i deres godkendte forskningsprotokol. I stedet kunne de konstatere forskelle i ansigterne på de udklækningsklare kyllinger, som så subtilt anderledes ud end kyllinger, hvis proteiner ikke var hæmmet. De ændrede kyllinger havde stadig en hudflap over deres fremtidige næb, så forskellen er ikke tydelig, siger Bhullar. “Hvis man ser på disse dyr udvendigt, vil man stadig tro, at det er et næb. Men hvis man så skelettet, ville man bare blive meget forvirret,” siger han. “Jeg ville ikke sige, at vi gav fuglene snuder.”
I nogle embryoner var forkamrene delvist smeltet sammen, mens de to knogler i andre var adskilte og meget kortere; nogle af de ændrede embryoner så ikke så meget anderledes ud end hos almindelige høns. Holdet skabte digitale modeller af deres kranier med en computertomografisk skanner og fandt, at nogle af disse mere lignede knoglerne fra tidlige fugle som Archaeopteryx og dinosaurer som Velociraptor end fra uændrede kyllinger.
“Meget sejt,” siger Clifford Tabin, udviklingsbiolog ved Harvard Medical School i Boston, Massachusetts. Han mener, at Bhullars hold har stærke argumenter for, at ændret ekspression af FGF og Wnt har formet fuglens næb. Det vil imidlertid vise sig at være langt vanskeligere at identificere de ansvarlige genetiske ændringer. De kan ligge i de gener, der koder for FGF og Wnt, eller i gener i beslægtede biokemiske veje eller i “regulatorisk” DNA, der påvirker genekspressionen. Hvis disse ændringer kunne identificeres, ville det måske være muligt at ændre kyllingers genomer til at omfatte dem (og omvendt at gøre krybdyr mere fugleagtige ved hjælp af genomredigering).
Jack Horner, palæontolog ved Montana State University i Bozeman, håber at kunne anvende en genetisk metode til at give kyllinger dinosaur-lignende haler. I en artikel, der blev offentliggjort sidste år2, identificerede hans hold mutationer, der potentielt kan være medvirkende til, at halen forsvandt hos moderne fugle. Men det har vist sig vanskeligt at anvende disse indsigter til at konstruere “dino-høns”, siger han. “Vi har lidt flere problemer med halen. Der er så mange komponenter.” Andre anatomiske træk kunne ændres ved at manipulere med udviklingsproteiner, tilføjer Horner. “Det giver os en masse muligheder for at tænke på at lave nye slags dyr.”
Bhullar siger, at han beundrer Horners vision, men at han er mere interesseret i at afspille evolutionen for at afsløre, hvordan den skaber nye former. Hans laboratorium planlægger at studere udvidelsen af pattedyrs kranie og krokodillers usædvanlige underben ved at genoplive gammel anatomi. “Jeg tror, at det vil åbne et så stort vindue som muligt ind i den dybe fortid uden at have en tidsmaskine”, siger han.