Bhart-Anjan Bhullar
Craniul unui embrion de pui gata să eclozeze are de obicei un cioc (stânga), dar atunci când anumite proteine sunt blocate (mijloc) dezvoltă un „bot” de reptilă din două oase, mai degrabă ca un aligator din zilele noastre (dreapta).
Biologii au creat embrioni de pui cu fețe asemănătoare cu cele ale dinozaurilor prin modificarea moleculelor care construiesc ciocurile păsărilor.
Cercetarea, ale cărei detalii sunt publicate astăzi în Evolution1, nu urmărește să creeze turme de „pui de dinozaur” hibrizi sau să resusciteze dinozaurii, spune Bhart-Anjan Bhullar, un paleontolog care lucrează în prezent la Universitatea din Chicago, Illinois, și care a coordonat lucrarea. „Nu ne vom mai întoarce niciodată la adevăratul dino-pui sau la orice altceva”. Mai degrabă, spune el, echipa vrea să determine modul în care boturile s-ar fi putut transforma în ciocuri pe măsură ce dinozaurii au evoluat în păsări cu peste 150 de milioane de ani în urmă.
Tranziția de la dinozaur la pasăre a fost dezordonată – nicio trăsătură anatomică specifică nu a distins primele păsări de strămoșii lor dinozauri carnivori. Dar în primele etape ale evoluției păsărilor, oasele gemene care formau botul la dinozauri și reptile – numite premaxilă – au crescut mai mult și s-au unit pentru a produce ceea ce este acum ciocul. „În loc de două oase mici pe părțile laterale ale botului, ca la toate celelalte vertebrate, acesta a fost fuzionat într-o singură structură”, spune Bhullar.
Reconstituire facială
Pentru a înțelege mai bine modul în care aceste oase ar fi putut fi fuzionate, o echipă condusă de Bhullar și Arhat Abzhanov, un biolog evoluționist de la Universitatea Harvard din Cambridge, Massachusetts, a analizat dezvoltarea embrionară a ciocurilor la pui și emi, precum și a boturilor la aligatori, șopârle și broaște țestoase. Ei au raționat că boturile reptilelor și dinozaurilor se dezvoltă din premaxilă într-un mod similar și că că căile de dezvoltare care formează botul au fost modificate în cursul evoluției păsărilor.
Echipa a descoperit că două proteine cunoscute pentru a orchestra dezvoltarea feței, FGF și Wnt, au fost exprimate diferit în embrionii de păsări și reptile. La reptile, proteinele erau active în două zone mici din partea embrionului care se transformă în față. La păsări, în schimb, ambele proteine au fost exprimate într-o bandă mare în aceeași regiune a embrionului. Bhullar consideră rezultatul ca fiind o dovadă timidă că activitatea modificată a FGF și Wnt a contribuit la evoluția ciocului.
Pentru a testa această idee, echipa a adăugat substanțe biochimice pentru a bloca activitatea ambelor proteine în zeci de ouă de găină în curs de dezvoltare. Cercetătorii nu au clocit efectiv ouăle, spune Bhullar, deoarece nu au scris acest pas în protocolul lor de cercetare aprobat. În schimb, ei au sesizat diferențe în fețele puilor gata de eclozare, care arătau subtil diferit față de puii fără ca proteinele lor să fie inhibate. Puii modificați aveau încă o clapetă de piele peste ciocul lor potențial, astfel încât diferența nu este evidentă, spune Bhullar. „Privind aceste animale din exterior, ai crede în continuare că este un cioc. Dar dacă ai vedea scheletul, ai fi pur și simplu foarte confuz”, spune el. „Nu aș spune că le-am dat păsărilor boturi.”
La unii embrioni, premaxilele erau parțial fuzionate, în timp ce la alții cele două oase erau distincte și mult mai scurte; unii dintre embrionii modificați nu arătau atât de diferit de cei ai puilor obișnuiți. Echipa a creat modele digitale ale craniilor lor cu ajutorul unui scaner de tomografie computerizată și a constatat că unele dintre acestea semănau mai mult cu oasele păsărilor timpurii, cum ar fi Archaeopteryx, și ale dinozaurilor, cum ar fi Velociraptor, decât cu cele ale puilor nemodificați.
„Foarte mișto”, spune Clifford Tabin, un biolog de dezvoltare de la Harvard Medical School din Boston, Massachusetts. El este de părere că echipa lui Bhullar aduce argumente solide că expresia modificată a FGF și Wnt a modelat ciocul păsării. Cu toate acestea, identificarea modificărilor genetice responsabile se va dovedi mult mai dificilă. Acestea s-ar putea afla în genele care codifică FGF și Wnt, în genele din căile biochimice conexe sau în ADN-ul „reglator” care influențează expresia genelor. Dacă aceste modificări ar putea fi identificate, ar putea fi posibilă modificarea genomurilor de pui pentru a le include (și, invers, pentru a face reptilele mai asemănătoare cu păsările prin editarea genomului).
Jack Horner, un paleontolog de la Montana State University din Bozeman, speră să adopte o abordare genetică pentru a conferi puilor cozi asemănătoare cu cele ale dinozaurilor. Într-o lucrare publicată anul trecut2, echipa sa a identificat mutații potențial implicate în dispariția cozii la păsările moderne. Dar aplicarea acestor cunoștințe la ingineria „puilor dinozauri” s-a dovedit a fi dificilă, spune el. „Avem ceva mai multe probleme cu coada. Sunt atât de multe componente”. Alte caracteristici anatomice ar putea fi modificate prin modificarea proteinelor de dezvoltare, adaugă Horner. „Ne oferă o mulțime de oportunități de a ne gândi la crearea unor noi tipuri de animale.”
Bhullar spune că admiră viziunea lui Horner, dar este mai interesat de reluarea evoluției pentru a dezvălui modul în care aceasta creează noi forme. Laboratorul său intenționează să studieze expansiunea craniului mamiferelor și membrele inferioare neobișnuite ale crocodililor prin resuscitarea anatomiei antice. „Cred că se va deschide o fereastră cât se poate de mare în trecutul profund fără a avea o mașină a timpului”, spune el.