Птицата ему не може да лети заради „превключвател“ в ембрионалното ѝ развитие, установи проучване

Защо орлите могат да се реят в небесата, докато емутата са приковани към земята? Една от тайните се крие в скелетна структура, наречена кил – остриеподобен израстък върху гръдната кост, който закрепва летателните мускули, необходими за активен полет, пише сайтът phys.org. При летящите птици той е добре изразен, докато при нелетящите килът никога не се формира напълно. 
В статия, публикувана в Nature Communications, изследователи от Университета в Киушу идентифицират молекулярния механизъм, стоящ зад образуването на кила. Оказва се, че това зависи не толкова от гените, които птицата носи, колкото от „превключвател“ в развитието.
„Птиците са развили много умни конструкции за полет“, казва Сунг Джун Квон, докторант в Университета в Киушу и водещ автор на проучването. „Хората виждат крилата, но скритите кости са също толкова важни.“
Екипът изучава образуването на гръдната кост през ембрионалното развитие при пилетата и емутата. Пилетата са тромави летци, но запазват скелета на летяща птица. Емутата, големи нелетящи птици от Австралия, са идеални за проучвания на развитието благодарение на добре описаните им ембрионални стадии.
Въпреки различните форми на възрастните екземпляри, изследователите установяват, че ранното развитие изглежда почти идентично. И при двата вида стерналните прогениторни клетки – незрелите клетки, които в крайна сметка ще образуват гръдната кост – се образуват от лявата и дясната страна на ембриона и по-късно се сливат в центъра на приблизително един и същи етап от развитието.
Пътищата им обаче се разминават в т.нар. етап 34, на около една трета от ембрионалното развитие. При пилетата прогениторните клетки продължават да се размножават, докато при емутата те скоро образуват хрущял и спират да растат.
Анализът на генната експресия разкрива, че образуването на гръбнака се контролира от молекулен „времеви превключвател“, наречен трансформиращ растежен фактор бета (TGF-β) – сигнална верига, която регулира клетъчния растеж и делене. Когато TGF-β остава активен, незрелите клетки на гръдната кост продължават да се делят. Щом се изключи, растежът се забавя.
И при двата вида TGF-β остава активен до етап 34. При емуто той се изключва там, но при пилетата продължава още около два етапа на развитие, до етап 36, като дава на клетките удължен работен цикъл, за да продължат да се делят и да изтласкват гръдната кост надолу.
„Пилетата и емутата са имали общ предшественик преди около 100 милиона години, но разликите в гръдните им кости се дължат на два етапа от развитието им. Това е много малка разлика, но тя определя наличието или отсъствието на кила и в крайна сметка дали птицата може да лети“, обяснява Юджи Ацута, лектор в Университета в Киушу и участник в проучването. 
Откритието е важно не само за любителите на птиците, но и за изследователите в областта на хуманната медицина. Pectus excavatum, често срещана вродена деформация на гръдния кош, известна като вдлъбнати гърди, може да възникне в резултат на свръхактивна пролиферация на същите стернални прогениторни клетки, а разбирането на регулацията на TGF-β би могло да предложи нови прозрения за това състояние, обобщава сайтът phys.org.