Mezinárodní tým vědců provedl molekulární analýzu fosilního peří malého opeřeného dinosaura z období jury. Jejich výzkum by mohl vědcům pomoci určit, kdy se u opeřenců vyvinula schopnost létat během přechodu dinosaurů na ptáky.
Anchiornis byl malý opeřený čtyřkřídlý dinosaurus, který žil na území dnešní Číny asi před 160 miliony let – téměř 10 milionů let před Archaeopteryxem, prvním uznávaným ptákem. Tým vědců z Nanjing Institute of Geology and Paleontology, North Carolina State University a University of South Carolina analyzoval peří Anchiornise, aby zjistil, jak se na molekulární úrovni liší od peří mladších fosilních ptáků a moderních ptáků.
„Peří moderních ptáků se skládá především z beta-keratinu (β-keratin), bílkoviny, která se nachází také v kůži, drápech a zobácích plazů a ptáků. Peří se od těchto ostatních tkání obsahujících β-keratin liší tím, že bílkovina peří je modifikována tak, že je pružnější,“ říká Mary Schweitzerová, profesorka biologických věd na NC State se společným působením v North Carolina Museum of Natural Sciences a spoluautorka článku popisujícího výzkum.
„V určitém okamžiku během evoluce peří prošel jeden z genů β-keratinu delecí, čímž se výsledný protein mírně zmenšil. Tato delece změnila biofyziku peří na něco pružnějšího – což je požadavek pro let. Pokud se nám podaří přesně určit, kdy a u jakých organismů k této deleci došlo, budeme mít lepší přehled o tom, kdy se během přechodu od dinosaurů k ptákům vyvinulo létání.“
Vědci pod vedením Yanhong Pana, hostujícího výzkumníka z Nanjing Institute, zkoumali zkamenělé peří z Anchiornise a pomocí elektronové mikroskopie s vysokým rozlišením a mnoha chemických a imunologických technik určovali molekulární složení peří. Totéž provedli s dalšími pery z druhohor a kenozoika, jakož i s jinými tkáněmi β-keratinu, u nichž se tato delece neočekávala, a poté porovnali výsledky s peřím a tkáněmi moderních ptáků.
Zjistili, že peří Anchiornise se skládá jak z β-keratinů, tak z alfa-keratinů (α-keratinů), což je protein, který mají všichni suchozemští obratlovci včetně savců. To bylo překvapivé, protože α-keratin je v moderním peří přítomen jen v malém množství. Kromě toho, že peří anchiornisů koexprimovalo oba keratinové proteiny, prošlo již dříve delecí, která peří odlišuje od ostatních tkání.
„Molekulární hodiny, které vědci používají jako měřítko evoluční a genetické divergence, předpovídají, že delece, a tedy i funkční letové peří, se vyvinulo přibližně před 145 miliony let,“ říká Schweitzer. „Anchiornis je o miliony let starší, přesto má zkrácenou formu proteinu. Tato práce ukazuje, že můžeme využít molekulární fosilní data k zakořenění molekulárních hodin a zlepšit jejich přesnost – můžeme začít časovat genetické události při přechodu dinosaurů a ptáků prostřednictvím absence nebo přítomnosti těchto dvou keratinů. Data nám také poskytují více informací o tom, jak se vyvinulo peří umožňující létání.“
Práce vyšla v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences. Pan je jejím hlavním autorem. Na práci, která byla částečně podpořena Národní vědeckou nadací a Packardovou nadací, se podíleli také Wenxia Zheng a Elena Schroeterová z NC State a Roger Sawyer z University of South Carolina.
-peake-
Poznámka pro redakci:
„The molecular evolution of feathers: Přímé důkazy z fosilií“
Autoři: Mgr: Yanhong Pan, Nanking Institute of Geology and Paleontology; Roger Sawyer, University of South Carolina; Wenxia Zheng, Elena Schroeter, Mary Schweitzer, North Carolina State University; et al
Publikováno: Proceedings of the National Academy of Sciences
Abstrakt:
Dinosauří fosilie, které mají integumentární přídavky různé morfologie, interpretované jako peří, výrazně rozšířily naše znalosti o evolučním spojení mezi ptáky a dinosaury, stejně jako o původu peří a ptačí flight. U současných ptáků se ukázalo, že jedinečná exprese a aminokyselinové složení proteinů ve zralém peří určují jeho biomechanické vlastnosti, jako je tvrdost, pružnost a plasticita. Zde přinášíme molekulární a ultrastrukturální důkaz, že peří jurského neptačího dinosaura Anchiornis se skládalo jak z péřových β-keratinů, tak z α-keratinů. To je signifikantní, protože v dospělém peří u současných ptáků převažují β-keratiny, zejména v brcích a brcích tvořících lopatky. Konfirmujeme zde, že peří bylo modifikováno jak na molekulární, tak na morfologické úrovni za účelem získání biomechanických vlastností pro flight během přechodu dinosaurů na ptáky, a ukazujeme, že zákonitosti a načasování adaptačních změn na molekulární úrovni lze přímo řešit na výjimečně zachovaných fosiliích v hlubokém čase.
.