Bhart-Anjan Bhullar
A kikelésre kész csirkeembrió koponyája általában csőrrel rendelkezik (balra), de bizonyos fehérjék blokkolásakor (középen) két csontból hüllőszerű “ormány” fejlődik ki, inkább a mai aligátorhoz hasonlóan (jobbra).
Biológusok dinoszauruszszerű arcú csirkeembriókat hoztak létre a madarak csőrét felépítő molekulák megmunkálásával.
A kutatás, amelynek részleteit ma publikálják az Evolution1 című folyóiratban, nem arra irányul, hogy hibrid “dínócsirkék” állományait hozzák létre, vagy hogy feltámasszák a dinoszauruszokat, mondja Bhart-Anjan Bhullar paleontológus, aki jelenleg az Illinois állambeli Chicagói Egyetemen dolgozik és a munka társvezetője. “Soha nem térünk vissza a valódi dínócsirkékhez, vagy bármi is legyen az.” Azt mondja, a csapat inkább azt akarja meghatározni, hogyan alakulhatott át az ormány csőrré, amikor a dinoszauruszok több mint 150 millió évvel ezelőtt madárrá fejlődtek.
A dinoszauruszokból madárrá válás zűrzavaros volt – semmilyen konkrét anatómiai jellemző nem különböztette meg az első madarakat húsevő dinoszaurusz őseiktől. A madarak evolúciójának korai szakaszában azonban a dinoszauruszok és a hüllők ormányát alkotó ikercsontok – amelyeket premaxillának nevezünk – hosszabbodtak, és a mai csőr kialakulásához kapcsolódtak össze. “Ahelyett, hogy két kis csont lett volna az ormány oldalán, mint minden más gerincesnél, egyetlen szerkezetté olvadt össze” – mondja Bhullar.
Az arc rekonstrukciója
Azért, hogy jobban megértsék, hogyan olvadhattak össze ezek a csontok, a Bhullar és Arhat Abzhanov, a massachusettsi Cambridge-i Harvard Egyetem evolúcióbiológusa által vezetett csoport elemezte a csirkék és emuk csőrének, valamint az aligátorok, gyíkok és teknősök orrának embrionális fejlődését. Arra következtettek, hogy a hüllők és a dinoszauruszok ormánya hasonló módon fejlődik a premaxillából, és hogy az ormányt kialakító fejlődési utak a madarak evolúciója során megváltoztak.
A csapat megállapította, hogy két, az arc fejlődésének összehangolásáról ismert fehérje, az FGF és a Wnt másképp fejeződik ki a madár- és hüllőembriókban. A hüllőknél a fehérjék két kis területen voltak aktívak az embrió azon részén, amely az arccá alakul. Ezzel szemben a madaraknál mindkét fehérje egy nagy sávban fejeződött ki az embrió ugyanazon régiójában. Bhullar úgy látja, hogy az eredmény előzetes bizonyíték arra, hogy a megváltozott FGF- és Wnt-aktivitás hozzájárult a csőr evolúciójához.
Az elképzelés teszteléséhez a kutatócsoport biokémiai anyagokat adott hozzá, hogy mindkét fehérje aktivitását blokkolja több tucat fejlődő csirketojásban. A kutatók valójában nem keltették ki a tojásokat, mondja Bhullar, mert ezt a lépést nem írták bele a jóváhagyott kutatási protokolljukba. Ehelyett különbségeket észleltek a kikelni készülő csibék arcán, amelyek finoman másképp néztek ki, mint azok a csibék, amelyeknél a fehérjéket nem gátolták. A módosított csibéknek még mindig volt egy bőrlebeny a leendő csőrük felett, így a különbség nem nyilvánvaló, mondja Bhullar. “Külsőleg ránézve ezekre az állatokra, még mindig azt gondolnánk, hogy ez egy csőr. De ha látnád a csontvázat, akkor nagyon összezavarodnál” – mondja. “Nem mondanám, hogy ormányt adtunk a madaraknak.”
Egyes embriókban a premaxillák részben összeolvadtak, míg másokban a két csont különálló és sokkal rövidebb volt; néhány megváltozott embrió nem sokban különbözött a normál csirkékétől. A kutatócsoport komputertomográfiás szkennerrel digitális modelleket készített a koponyájukról, és azt találták, hogy ezek némelyike jobban hasonlít a korai madarak, például az Archaeopteryx és a dinoszauruszok, például a Velociraptor csontjaira, mint a változatlan csirkékéra.
“Nagyon király” – mondja Clifford Tabin, a massachusettsi Bostonban található Harvard Medical School fejlődésbiológusa. Úgy véli, hogy Bhullar csapata erős érveket hoz fel amellett, hogy az FGF és a Wnt megváltozott expressziója alakította ki a madarak csőrét. A felelős genetikai változások azonosítása azonban sokkal nehezebbnek fog bizonyulni. Ezek lehetnek az FGF-et és a Wnt-et kódoló génekben, vagy a kapcsolódó biokémiai útvonalak génjeiben, vagy a génexpressziót befolyásoló “szabályozó” DNS-ben. Ha sikerülne azonosítani ezeket a változásokat, talán lehetséges lenne a csirkék genomját úgy módosítani, hogy azok tartalmazzák őket (és fordítva, a genomszerkesztés révén a hüllőket madárszerűvé lehetne tenni).
Jack Horner, a bozemani Montana Állami Egyetem paleontológusa azt reméli, hogy genetikai megközelítéssel sikerül dinoszauruszszerű farokkal felruházni a csirkéket. Egy tavaly megjelent tanulmányban2 a csoportja azonosította a modern madarak farkának eltűnésében potenciálisan szerepet játszó mutációkat. Ám e felismerések alkalmazása a “dínócsirkék” megtervezésére nehéznek bizonyult, mondja. “A farokkal kicsit több gondunk van. Nagyon sok összetevője van.” Horner hozzáteszi, hogy más anatómiai jellemzőket is meg lehetne változtatni a fejlődési fehérjékkel való bütyköléssel. “Ez rengeteg lehetőséget ad arra, hogy újfajta állatok létrehozásán gondolkodjunk.”
Bhullar azt mondja, hogy csodálja Horner elképzelését, de őt jobban érdekli az evolúció újrajátszása, hogy feltárja, hogyan hoz létre új formákat. Laboratóriuma azt tervezi, hogy az ősi anatómia felelevenítésével tanulmányozza az emlősök koponyájának kiterjedését és a krokodilok szokatlan alsó végtagjait. “Azt hiszem, ez olyan nagy ablakot nyit, amekkorát csak lehet a mély múltba nyitni anélkül, hogy időgépünk lenne” – mondja.