Dinozorlardan kuşlara: tüy oluşumunun kökenleri

Özet: Kuşlarda termoregülasyon, uçuş ve iletişim için gerekli olan tüyler, bazı dinozorlarda bulunan ve proto-tüyler olarak bilinen basit uzantılardan köken alır. Cenevre Üniversitesi'nden (UNIGE) araştırmacılar, tavuğun embriyonik gelişimini inceleyerek, tüylerin oluşumunda moleküler bir sinyal yolunun (Shh yolu) kilit rolünü ortaya çıkardılar. Bu araştırma, evrim boyunca tüylerin çeşitlenmesine yol açan morfogenetik mekanizmalar hakkında yeni bilgiler sağlamaktadır.

Bilim insanları, belirli genlerin tüy gelişimindeki kilit rolünü ortaya çıkararak dinozorlardan evrimlerine dair içgörü sağlıyor

Ayrıntılı Açıklama

Kuşlarda termoregülasyon, uçuş ve iletişim için gerekli olan tüyler, bazı dinozorlarda bulunan ve proto-tüyler olarak bilinen basit uzantılardan köken alır. Cenevre Üniversitesi'nden (UNIGE) iki araştırmacı, tavuğun embriyonik gelişimini inceleyerek, tüylerin oluşumunda moleküler bir sinyal yolunun (Shh yolu) kilit rolünü ortaya çıkardı. PLOS Biology dergisinde yayınlanan bu araştırma, evrim boyunca tüylerin çeşitlenmesine yol açan morfogenetik mekanizmalar hakkında yeni bilgiler sağlıyor.

Tüyler, hayvanlar alemindeki en karmaşık deri uzantıları arasındadır. Evrimsel kökenleri geniş çapta tartışılsa da, paleontolojik keşifler ve gelişim biyolojisi çalışmaları, tüylerin proto-tüyler olarak bilinen basit yapılardan evrimleştiğini göstermektedir. Tek bir boru şeklindeki filamentten oluşan bu ilkel yapılar, yaklaşık 200 milyon yıl önce bazı dinozorlarda ortaya çıkmıştır. Paleontologlar, yaklaşık 240 milyon yıl önce dinozorların ve pterozorların (zarımsı kanatlara sahip ilk uçan omurgalılar) ortak atasında daha da erken var olma olasılıklarını tartışmaya devam etmektedir.


Proto-tüyler basit, silindirik filamentlerdir. Modern tüylerden diken ve bül bulunmaması ve tabanlarında bir invajinasyon olan folikül bulunmaması ile ayrılırlar. Proto-tüylerin ortaya çıkışı muhtemelen tüy evrimindeki ilk önemli adımı işaret etmiş, başlangıçta ısı yalıtımı ve süsleme sağlamış, daha sonra doğal seçilim altında aşamalı olarak değiştirilerek uçuşu mümkün kılan daha karmaşık yapılara yol açmıştır.


UNIGE Fen Fakültesi Genetik ve Evrim Bölümü'nde profesör olan Michel Milinkovitch'in laboratuvarı, Sonic Hedgehog (Shh) yolu gibi moleküler sinyal yollarının (hücreler içinde ve arasında mesaj ileten iletişim sistemleri) modern omurgalılarda pul, kıl ve tüylerin embriyonik gelişimindeki rolünü incelemektedir. İsviçreli bilim insanları daha önce yaptıkları bir çalışmada, tavuk embriyolarının kan damarlarına aktive edici bir molekül enjekte ederek Shh yolunu uyarmış ve kuşların ayaklarındaki pulların tamamen ve kalıcı olarak tüylere dönüştüğünü gözlemlemişlerdi.


İlk dinozor proto-tüylerinin yeniden yaratılması


Michel Milinkovitch'in laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı ve çalışmanın ortak yazarı olan Rory Cooper, "Shh yolu tüy gelişiminde çok önemli bir rol oynadığından, inhibe edildiğinde ne olduğunu gözlemlemek istedik" diyor. İki araştırmacı, embriyonik gelişimin 9. gününde - kanatlarda tüy tomurcukları ortaya çıkmadan hemen önce - Shh sinyal yolunu bloke eden bir molekül enjekte ederek, proto tüylerin varsayılan erken aşamalarına benzeyen dallanmamış ve invajine olmayan tomurcukların oluşumunu gözlemledi.


Bununla birlikte, embriyonik gelişimin 14. gününden itibaren tüy morfogenezi kısmen iyileşmiştir. Ayrıca, civcivler yumurtadan çıplak deri parçaları ile çıkmış olsa da, uykuda olan deri altı folikülleri otonom olarak yeniden aktive olmuş ve sonunda normal tüylere sahip tavuklar üretmiştir.


Michel Milinkovitch, "Deneylerimiz gösteriyor ki, ayak pullarının gelişimindeki geçici bir rahatsızlık onları kalıcı olarak tüye dönüştürebilirken, tüy gelişiminin kendisini kalıcı olarak bozmak çok daha zordur" diyor ve ekliyor: "Açıkça görülüyor ki, evrim sürecinde etkileşim halindeki genler ağı son derece sağlam hale gelmiş ve önemli genetik veya çevresel pertürbasyonlar altında bile tüylerin düzgün gelişimini sağlamıştır. Şimdi asıl zorluk, genetik etkileşimlerin proto-tüyler gibi morfolojik yeniliklerin ortaya çıkmasını sağlayacak şekilde nasıl evrimleştiğini anlamaktır.

Kaynak: Université de Genève