Почти всички птици с яркочервени, оранжеви и жълти пера или гриви използват група пигменти, наречени каротеноиди, за да получат своите цветове. Тези животни обаче не могат да произвеждат каротеноиди директно. Те трябва да си ги набавят чрез храната от растенията, с които се хранят.

Изключение от това правило правят папагалите, които са развили изцяло нов начин за производство на цветни пигменти, наречени пситакофулвинови.

Въпреки че учените знаят за тези различни пигменти от известно време, разбирането на биохимичната и генетичната основа на начина, по който птиците ги използват, за да се различават по цвят, не е толкова ясно. Но две скорошни отделни изследвания на папагали и финландски папагали дадоха важна информация за тази загадка.

Едното проучване, публикувано в Current Biology, е ръководено от Даниел Хупър, а другото е ръководено от португалския биолог Роберто Арборе и е публикувано в Science. Заедно те допринасят за по-доброто ни разбиране за това как птиците създават своите цветове и как точно са еволюирали тези черти.

Един-единствен ензим

Двете нови проучвания включват големи екипи от международни изследователи. Те са използвали последните постижения в областта на генетичното секвениране, за да проучат кои области от генома (пълния набор от ДНК на животното) определят естествените цветови разлики от жълто до червено при семействата на папагалите и чинковите.

Забележително е, че въпреки че тези две групи птици създават своите цветове с помощта на различни видове пигменти, учените са установили, че те са еволюирали по сходен начин.

Изследването на Арборе е посветено на белогърбото лори (Pseudeos fuscata) - папагал, произхождащ от Нова Гвинея, с ивици от пера, които могат да бъдат оцветени в жълто, оранжево или червено.

Изследването установява, че промените в оцветяването на перата в жълто и червено са свързани с ензим, наречен ALDH3A2. Този ензим превръща червените пигменти на папагалите в жълти.

Когато развиващите се пера съдържат големи количества от ензима, те са жълти, а когато са по-малко, са червени.

Учените установили, че ензимът ALDH3A2 обяснява цветовите различия и при много други видове папагали, които независимо от това са еволюирали от жълто към червено.

Два специални гена

белокрилата рибарка (Poephila acuticauda) е вид пойна птица, обитаваща северна Австралия. Съществуват два хибридизиращи се подвида с различно оцветени клюнове. Единият е с жълт, а другият - с червен.

Повечето каротеноидни пигменти, които птиците могат да консумират от храната си, са жълти или оранжеви, така че телата на птиците трябва по някакъв начин да променят химическия състав на пигментите след консумацията им, за да се получат червени цветове.

Проучването на Хупър изследва вариациите на този признак в цялото разпространение на белокрилата рибарка в дивата природа, както и вариациите в геномите на измерените птици. Оказало се, че цветът на клюна при тези птици е свързан най-вече с два гена - CYP2J19 и TTC39B.

Заедно тези два гена стимулират превръщането на жълтите хранителни каротеноиди в червени.

При дългоопашатата рибарка жълтото оцветяване изглежда е резултат от мутации, които изключват тези гени специално в човката, като ги запазват в други части на тялото, например в очите.

Като регулатор на светлинния поток

Заедно тези изследвания показват как цветовете могат да еволюират в естествените популации.

Както при папагалите, така и при семейство чинкови мутациите, отговорни за промяната на цвета от жълто към червено, не са променили функцията на съответните ензими. Вместо това те са повлияли на това къде и кога тези ензими са активни.

Представете си го като промяна на осветлението в една стая чрез монтиране на регулатор на светлинния поток на съществуващ ключ за осветление, а не чрез премахване на цялото осветително тяло.

Учените също така показват, че в дивите популации на папагали и чинкови мутациите само на няколко гена могат да променят химическата структура на пигментите значително - достатъчно, за да се направи разликата между червено и жълто.

Ключовите гени променят химическата структура на молекулата на пигмента чрез действието на ензим, който добавя само един атом кислород към пигмента. Това променя цвета му от яркочервен в яркожълт при папагалите и обратното при семейство чинкови - от яркожълт в яркочервен.

Чудото на природата

Еволюцията на цветовете е под прицела на науката, откакто Чарлз Дарвин ги използва при излагането на теорията си за еволюцията чрез естествен подбор. Най-очевидната разлика между близкородствените видове птици, които виждаме около нас, е техният цвят.

Тези две нови изследвания показват как няколко гена и добавянето на един-единствен кислороден атом могат да променят хода на еволюцията, създавайки нова форма, която изглежда толкова драматично различна.

Ако това подобрява животното в еволюционен смисъл - може би то изглежда по-привлекателно за потенциалните партньори или се откроява повече - то може да доведе до появата на нов вид. | БГНЕС