Ao modificar expressão de gene em fase embrionária, cientistas fizeram com que os pés das aves desenvolvessem penas que se assemelhassem com as do resto do corpo.
Escamas, pêlos e penas fazem parte das estruturas corporais externas que protegem o corpo de diversas espécies do reino animal.
No entanto, apesar de apresentarem características morfológicas diferentes, essas estruturas partilham processos de desenvolvimento iniciais, saindo da mesma fonte genética. O processo é tão parecido que apenas um ajuste genético pode, por exemplo, transformar escamas em penas.
A descoberta foi realizada por dois pesquisadores da Universidade de Genebra (UNIGE), na Suíça, que identificaram que é no processo embrionário que esses apêndices de pele se assemelham.
Os resultados, partilhados na revista Science, fornecem uma nova visão sobre as origens evolutivas da ave na era dos dinossauros.
“Assim como os pássaros, está claro hoje que muitos dinossauros estavam parcialmente cobertos por penas e escamas”, disse Michel Milinkovicitch , professor do Departamento de Genética e Evolução da Universidade de Genebra, à Live Science.
“Nos pássaros, é semelhante. Portanto, alterando esse gene, podemos realmente expandir ou diminuir a proporção do corpo coberto por penas ou escamas, dependendo de quando esse gene é exatamente expresso.
A pele dos vertebrados terrestres é adornada com vários apêndices queratinizados e todas essas estruturas se desenvolvem a partir de células que expressam genes particulares.
Um desses genes produz a proteína sonic hedgehog (Shh), que controla um sistema de comunicação que permite a transmissão de mensagens dentro e entre as células.
Nessa troca genética, os cientistas alteraram frangos de corte (Gallus gallus domesticus) na fase embrionária, mirando no Shh e fazendo com que os seus pés, ao invés de escamas, desenvolvessem penas. A mudança não apenas funcionou, como proporcionou penas permanentes, do nascimento até ao final da vida.
Para chegar a esses resultados, os especialistas realizaram uma técnica que utiliza uma fonte de luz para iluminar os vasos sanguíneos dentro de um ovo; desse modo, foi possível identificar com precisão um vaso adequado para injetar diretamente no embrião em desenvolvimento uma molécula que ativa a via Shh. Tudo isso via corrente sanguínea.
“Realizamos a injeção no dia 11, que é o momento exato em que as escamas normalmente surgem no embrião”, explica Rory Cooper, pós-doutorado em evolução artificial e natural na Universidade de Genebra, ao portal de notícias. “Se aplicarmos a injeção com um dia de atraso, o embrião já começa a desenvolver escamas.”
O tratamento específico de estágio único foi o suficiente para desencadear a formação de penugens em áreas que normalmente seriam cobertas por escamas.
As penas produzidas na experiência igualaram-se àquelas geradas naturalmente no resto do corpo, pois mostraram ser regenerativas e subsequentemente substituídas por penas adultas tal qual as naturais.
Após comparação com embriões injetados com uma solução controle (sem a molécula ativa), a análise de sequenciamento de RNA mostrou que a via Shh é ativada imediata e persistentemente após a injeção da molécula. Isso confirma que a ativação da via Shh está por trás da conversão de escamas em penas.
O laboratório que Milinkovitch desenvolveu a pesquisa está interessado nos processos físicos e biológicos que geram a diversidade de estruturas cutâneas em vertebrados. Em particular, o seu grupo demonstrou anteriormente que cabelos, penas e escamas são estruturas homólogas herdadas de um ancestral comum reptiliano. Esses resultados indicam que as variações na sinalização da via Shh provavelmente contribuem para a diversidade natural e regionalização do revestimento externo das aves.
“Os nossos resultados indicam que um salto evolutivo – de escamas para penas – não requer grandes mudanças na composição ou expressão do genoma. Em vez disso, uma mudança transitória na expressão de um gene, Shh, pode produzir uma cascata de eventos de desenvolvimento que levam à formação de penas em vez de escamas”, conclui o professor, em nota divulgada pela universidade.
