p À primeira vista, a maioria das pessoas não pensaria que crocodilos ou pássaros eram primos evolucionários. Mas de fato, répteis são os parentes vivos mais próximos das aves, e todos descendem dos arcossauros, os "répteis dominantes" que uma vez dominaram a Terra 250 milhões de anos atrás. p Os arquossauros deram origem à era dos dinossauros e, eventualmente, pássaros e répteis como seus únicos descendentes vivos.

p Recentemente, muitos fósseis de dinossauros transitórios com plumagem total ou parcial foram descobertos. Os cientistas especulam que essas "proto-penas" primitivas de dinossauros com penas podem ter evoluído para ajudar na endotermia, atrair companheiros, deu-lhes a capacidade de ultrapassar melhor os predadores, e eventualmente planar e voar.

p Mas exatamente como a pele externa e os tecidos subjacentes especificam penas versus escamas - e, em última análise, a evolução do vôo - permanece um mistério.

p Contudo, essa rica herança evolucionária ainda deve estar incorporada ao DNA de todos os pássaros vivos e répteis.

p Para cientistas como o médico de medicina regenerativa, Dr. Cheng-Ming Choung, professor de patologia da Escola de Medicina Keck da USC, o campo agora está maduro para ser explorado com os avanços da genômica moderna que podem aprimorar as pistas moleculares responsáveis ​​pela evolução das penas e do vôo.

p E em um novo estudo publicado na edição online avançada da Biologia Molecular e Evolução , Chuong liderou uma equipe internacional para identificar uma infinidade de novos genes envolvidos no desenvolvimento de escala e penas.

p "Agora temos uma explicação molecular potencial para esses elos perdidos hipotéticos, "disse Chuong.

p Eles também demonstraram a capacidade de transformar escamas em penas, ligando e desligando os principais circuitos moleculares em estágios críticos de crescimento e desenvolvimento em escala.

p "Esses resultados mostram que diferentes perturbações causam diferentes níveis de escala para a conversão de penas, implicando que as escamas têm a capacidade de formar penas, dados os sinais moleculares adequados, "disse Chuong.

p Para o estudo de pesquisa, a equipe realizou um transcriptoma de RNA completo e análise genômica de DNA de pintinhos e crocodilos em desenvolvimento para identificar suas diferenças de expressão gênica e os genes-chave na formação de escamas ou penas.

p Próximo, eles colocaram esses genes únicos de penas de galinha dentro de ovos de crocodilo, cuidadosamente ligando-os ou desligando-os sob sua pele em crescimento para despertar uma programação antiga que pode transformar escamas em penas.

p "Nossas análises levaram à identificação de cinco módulos morfo-reguladores que são essenciais para a formação de penas modernas, "disse Chuong." Propomos que esses módulos podem originalmente evoluir como estratégias diferentes para uma melhor adaptação. Eventualmente, a combinação integrativa de cinco módulos morfo-reguladores alcança a arquitetura de penas de grande sucesso hoje, permite que a classe Ave reivindique a maior parte do céu aberto como seu nicho ecológico. "

p Esses circuitos principais levam ao brotamento e alongamento dos apêndices, folículo com células-tronco e papila dérmica para permitir a regeneração cíclica, formação de crista farpa com diferentes formas de ramificação, e diferenciação específica da queratina das penas.

p Algumas moléculas só poderiam induzir um dos cinco critérios, por exemplo., o gene Sox2 pode ativar o brotamento de penas e inibe totalmente a formação de escamas, enquanto Grem1 pode induzir ramificações semelhantes a farpas.

p "Outras moléculas, como ácido retinóico ou Sox18, têm uma maior capacidade de induzir escamas para formar apêndices de pele semelhantes a penas, "disse Chuong." Esses apêndices parecidos com penas exibem todos os cinco critérios que definem as penas, sugerindo que eles agem em um nível hierárquico superior neste caminho evolutivo. "

p Esses reguladores mestres podem ter sido os primeiros genes a se adaptarem durante a evolução dos antigos arcossauros e ganharem uma habilidade recém-descoberta para a fabricação das complexas penas de hoje.

p "Curiosamente, alguns desses fenótipos são semelhantes aos apêndices filamentosos incomuns encontrados nos fósseis de dinossauros emplumados. "

p Inspirado pelo "dragão voador, "Ping Wu quer desafiar escamas de crocodilo a formar penas. Por expressão forçada de sprouty e beta-catenina, genes que encontraram para ajudar a converter escamas de frango em penas, eles são capazes de causar a formação de escamas alongadas na pele embrionária de jacaré.

p O estudo aumenta significativamente a lista crescente de genes e moléculas conhecidas por induzir estruturas semelhantes a penas em pássaros e estabeleceu um novo sistema poderoso em crocodilos para testar e explorar mais a evolução do vôo.