Las plumas, el pelaje y las escamas que adornan a los diferentes miembros del reino animal pueden tener un aspecto muy diferente, pero todos están hechos del mismo material básico. Y resulta que solo se necesita un ajuste genético relativamente simple para producir uno en lugar del otro.
Al apuntar a la gen del erizo sónico (Shh)los genetistas Michel Milinkovitch y Rory Cooper de la Universidad de Ginebra en Suiza alteraron embriones de pollo para que les crecieran plumas en lugar de escamas en sus patas generalmente escamosas.
Y la alteración es permanente. Una vez que salen del cascarón, las patas inusualmente plumosas del pollo permanecerán así de por vida.
“Demostramos que el agonismo transitorio específico de la etapa de la señalización de la vía del erizo sónico (Shh) en el pollo desencadena una transición completa y permanente de escamas reticuladas a plumas en las superficies ventrales del pie y los dedos”. los investigadores escriben
“Las plumas ectópicas resultantes son comparables desde el punto de vista del desarrollo con las plumas que adornan el cuerpo, con plumas de tipo plumón que se transforman en plumas de contorno bilateralmente simétricas regenerativas en pollos adultos”.
Anteriormente, el laboratorio de Milinkovitch demostró que los diversos apéndices de la piel queratinizados (pelo, plumas, etc.) tienen el mismo origen evolutivo en el reptil ancestral hace cientos de millones de años que luego se diversificó en la increíble variedad de animales que viven en el mundo actual. .
Y en todos estos animales, el desarrollo de estas estructuras comienza como estructuras conocidas como placodas en la piel, que se espesan y luego comienzan a crecer en forma de escamas, espinas o cualquier apéndice que el animal suele tener.
Shh juega un papel clave en el desarrollo de estos apéndices de la piel. La vía de señalización es importante con sus dedos en muchas tartas embrionarias, mediando el desarrollo de formas y estructuras corporales, patrones, diferenciación y crecimiento.
Por ejemplo, Shh es un factor importante en la forma y diversificación de las plumas, el posicionamiento de las plumas de vuelo en las aves y el desarrollo de los folículos pilosos en los ratones.
Sabemos que algunos pollos, como Brahmas, Sablepoots y Silkies, tienen patas emplumadas, pero se desconoce el mecanismo genético que causa esto. Entonces Cooper y Milinkovitch decidieron investigar centrándose en Shh en pollos embrionarios.
El objetivo del estudio fueron los pollos de engorde de la marca de criadores de pollos Ross, que tienen patas muy escamosas y sin plumas. Los investigadores inyectaron las venas de pollos embrionarios aún en el huevo con un sustancia que promueve la señalización de la vía Shh para desencadenar el crecimiento de plumas en áreas normalmente cubiertas con piel escamosa.
“Utilizamos la técnica clásica de ‘observación de huevos’, en la que una poderosa antorcha ilumina los vasos sanguíneos en el interior de la cáscara del huevo”, Cooper explica.
“Esto nos permitió tratar con precisión embriones de pollo con una molécula que activa específicamente la vía Shh, inyectada directamente en el torrente sanguíneo”.
Funcionó. Cuando los pollos nacieron, sus patas normalmente calvas estaban cubiertas de suaves plumas juveniles, similares a las que cubrían sus cuerpos. Y, a medida que crecían los pollos, también crecían las plumas.
Perdieron a su bebé y les crecieron plumas adultas, no solo en sus cuerpos sino también en sus pies. Un solo tratamiento en el huevo fue todo lo que se necesitó para inducir este cambio de escamas a plumas.
Algunos huevos se trataron con una solución de control, que no contenía la molécula activa que estimulaba la señalización de la vía Shh en el grupo experimental.
Los pollos nacidos de estos huevos tenían patas normales; La secuenciación de ARN que comparó los dos grupos mostró que los cambios producidos en Shh en el grupo experimental fueron permanentes.
Los investigadores dicen que esto tiene implicaciones para nuestra comprensión de cómo evolucionaron y se diversificaron los animales. Las variaciones naturales en la señalización de Shh son probablemente un factor evolutivo de la diversidad de los apéndices de la piel, y esta diversidad no fue particularmente difícil de lograr.
“Nuestros resultados indican que un salto evolutivo, de escamas a plumas, no requiere grandes cambios en la composición o expresión del genoma”. Milinkovitch dice.
“En cambio, un cambio transitorio en la expresión de un gen, Shh, puede producir una cascada de eventos de desarrollo que conducen a la formación de plumas en lugar de escamas”.
La investigación ha sido publicada en Avances de la ciencia.