A modificação específica da expressão gênica faz com que as penas substituam as escamas na galinha – ScienceDaily

Escamas, espinhos, penas e pelos são exemplos de apêndices da pele de vertebrados, que constituem um grupo notavelmente diverso de micro-órgãos. Apesar de sua multiplicidade natural de formas, esses apêndices compartilham processos iniciais de desenvolvimento no estágio embrionário. Dois pesquisadores da Universidade de Genebra (UNIGE) descobriram como transformar permanentemente em penas as escamas que normalmente cobrem os pés das galinhas, modificando especificamente a expressão de certos genes. Esses resultados, publicados na revista Avanços da ciênciaabrem novas perspectivas para estudar os mecanismos que permitiram transições evolutivas radicais na forma entre as espécies.

A pele dos vertebrados terrestres é adornada com diversos apêndices queratinizados, como pelos, penas e escamas. Apesar da diversidade de formas dentro e entre as espécies, o desenvolvimento embrionário dos apêndices da pele geralmente começa de maneira muito semelhante. De fato, todas essas estruturas se desenvolvem a partir de células que produzem um espessamento localizado na superfície da pele e expressam genes particulares. Um desses genes, chamado Sonic hedgehog (Shh), controla uma via de sinalização – um sistema de comunicação que permite a transmissão de mensagens dentro e entre as células. A sinalização Shh está envolvida no desenvolvimento de diversas estruturas, incluindo o tubo neural, brotos de membros e apêndices cutâneos.

Um ancestral comum

O laboratório de Michel Milinkovitch, professor do Departamento de Genética e Evolução da Faculdade de Ciências da UNIGE, está interessado nos processos físicos e biológicos que geram a diversidade de apêndices cutâneos em vertebrados. Em particular, seu grupo demonstrou anteriormente que cabelos, penas e escamas são estruturas homólogas herdadas de um ancestral comum reptiliano.

As penas do embrião de galinha são usadas pelos cientistas como um sistema modelo para entender o desenvolvimento do apêndice da pele. Embora se saiba que certas raças de galinhas, como as variedades ‘Brahma’ e ‘Sablepoot’, exibem pernas emplumadas e superfícies dorsais do pé, o determinismo genético dessa característica não é totalmente compreendido.

Uma modificação transitória para uma mudança permanente

Como as vias de sinalização responsáveis ​​por essa transformação não foram totalmente determinadas, o grupo de Michel Milinkovitch investigou o papel potencial da via Shh. “Usamos a técnica clássica de ‘ovo ovístico’, em que uma poderosa tocha ilumina os vasos sanguíneos no interior da casca do ovo. Isso nos permitiu tratar com precisão os embriões de galinha com uma molécula que ativa especificamente a via Shh, injetada diretamente na corrente sanguínea ”, explica Rory Cooper, pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Michel Milinkovitch e coautor do estudo.

Os dois cientistas observaram que esse tratamento específico de estágio único é suficiente para desencadear a formação de abundantes penas juvenis do tipo penugem, em áreas que normalmente seriam cobertas por escamas. Notavelmente, essas penas induzidas experimentalmente são comparáveis ​​às que cobrem o resto do corpo, pois são regenerativas e são subseqüentemente e autonomamente substituídas por penas adultas.

Após comparação com embriões injetados com uma solução ‘controle’ (sem a molécula ativa), a análise de sequenciamento de RNA mostrou que a via Shh é ativada imediata e persistentemente após a injeção da molécula. Isso confirma que a ativação da via Shh está por trás da conversão de escamas em penas.

“Nossos resultados indicam que um salto evolucionário – de escamas para penas – não requer grandes mudanças na composição ou expressão do genoma. Em vez disso, uma mudança transitória na expressão de um gene, Shh, pode produzir uma cascata de eventos de desenvolvimento levando à formação de penas em vez de escamas”, diz Michel Milinkovitch. Esta pesquisa, inicialmente voltada para o estudo do desenvolvimento de escamas e penas, tem, portanto, importantes implicações para o entendimento dos mecanismos evolutivos geradores da enorme diversidade de formas animais observadas na natureza.

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