Бразильский исследователь Жоао Ботельо, работающий в лаборатории Александра Варгаса (Университет Чили), решил изучить механизмы, лежащие в основе этой трансформации. При нормальном развитии кости стержень созревает и прекращает рост (деление клеток) задолго до того, как это сделают концы. Ботельо обнаружил, что молекулярные механизмы созревания действуют очень рано на нижнем уровне, прекращая деление и рост клеток.
Когда ген созревания под названием Indian Hedgehog был подавлен, это привело к появлению цыплят, у которых трубчатая малоберцовая кость была такой же длинной, как и большеберцовая, и была соединена с лодыжкой, как у динозавров.Ботельо и его сотрудники полагают, что раннее созревание нижнего конца малоберцовой кости происходит из-за влияния соседней кости в лодыжке, пяточной кости. В отличие от других животных, пяточная кость у эмбрионов птиц давит на нижний конец малоберцовой кости: они расположены так близко, что некоторые исследователи даже приняли их за один элемент.
Ботельо предполагает, что на этой стадии нижний конец малоберцовой кости получает сигналы, больше похожие на сигналы от стержня кости. При нормальном развитии пяточная кость отделяется от малоберцовой кости. Однако его дистальный конец уже превратился в стержнеобразное развитие и рано созревает. У цыплят с экспериментально похожими на динозавров нижними конечностями пяточная кость все еще была прикреплена к малоберцовой кости.
Ботельо также подтвердил, что пяточная кость сильно экспрессирует PthrP, ген, который способствует росту на концах костей.Еще одно интересное наблюдение на экспериментальных цыплятах заключалось в том, что другая кость голени, большеберцовая кость, была значительно короче. Это говорит о том, что малоберцовая кость, похожая на динозавра, соединенная с лодыжкой, не дает большеберцовой кости вырастать из малоберцовой кости, как это обычно бывает. Работая с Джингмаем О’Коннором (IVPP, Китай), исследовательская группа поняла, что это соответствует эволюционной схеме, задокументированной в летописи окаменелостей.
Самыми ранними формами, которые развили редуцированные малоберцовые кости, были зубастые птицы раннего мелового периода, которые жили вместе с динозаврами. Эти формы имели осколок малоберцовые кости, которые не соединялись с лодыжкой, но были почти такими же длинными, как большеберцовая кость. В эволюции малоберцовая кость впервые потеряла нижний конец. Это могло способствовать развитию большеберцовых костей, которые были намного длиннее, чем малоберцовые кости, что произошло впоследствии.
Результаты всего исследования были опубликованы на этой неделе в журнале Evolution. Это второй раз, когда Ботельо добился экспериментального обращения к динозавроподобной особенности у птиц. Ранее ему удавалось отменить эволюцию усаживающегося пальца у птиц, чтобы получить неискрученный, не противоположный палец, как у динозавров, а в другой лаборатории в Йельском университете была получена морда динозавра, изменяя экспрессию генов у эмбриональных цыплят. Однако эти исследования не нацелены на производство динозавров в коммерческих или ненаучных целях, как в сериале «Парк Юрского периода».
«Эксперименты сосредоточены на отдельных признаках, чтобы проверить конкретные гипотезы», — говорит Варгас. «Мы не только много знаем о развитии птиц, но и о переходе между динозаврами и птицами, что хорошо задокументировано в летописи окаменелостей. Это естественным образом приводит к гипотезам об эволюции развития, которые можно исследовать в лаборатории. . "