«Чтобы произвести красные перья, птицы преобразовывают желтые диетические пигменты, известные как каротиноиды в красные пигменты, и затем вносят их в перьях», говорит Мигель Карнейро из Universidade, делают Порту в Португалии. «Птицы также накапливают эти те же самые красные пигменты в одном из типов фоторецептора конуса в их сетчатке, чтобы увеличить цветное видение. Мы обнаружили ген, который кодирует для фермента, который позволяет это желтое-к-красному преобразование у птиц».«Было известно, что у некоторых птиц есть способность синтезировать красные кетокаротиноиды от желтых каротиноидов, которые они получают в их диете, но ген или фермент, включенный, и его анатомическое местоположение, были неясны», добавляет Ник Манди из Кембриджского университета. «Наши результаты заполняют этот промежуток и открывают много будущих путей для исследования в области эволюции и экологии красной окраски у птиц».
Команда Карнейро, включая Джозефа Корбо из Вашингтонской Университетской Медицинской школы в Сент-Луисе и Джеффри Хилла из Обернского университета, сделала их открытие благодаря канареечным знатокам, которые скрестили желтую канарейку с красным чижом почти 100 лет назад, произведя первую в мире красную канарейку. В новом исследовании исследователи сравнили последовательности генома желтых и красных канареек красным чижам в поисках гена, ответственного за цветовые различия птиц.
Их поиск привел их к цитохрому фермент P450, назвал CYP2J19. Дальнейший анализ выражения гена показал, что фермент выражен по поводу высокого уровня в коже и печени красных канареек фактора, сильно вовлекая его как фермент, ответственный за красную окраску.В другом отчете Манди и коллеги, включая Стэффэна Андерссона из Университета Гетеборга и Джессику Стэпли из Университета Шеффилда, сочли их путь к цитохрому кластером генов P450 через сравнения стандартных зебровых амадин, у которых есть отличительный красный клюв и зебровые амадины мутанта с желтыми клювами. У зебровых амадин есть три связанных цитохрома гены P450, и исследователи нашли многократные мутации в этом генетическом регионе у yellowbeak птиц.
Они далее нашли, что фермент был выражен на почти необнаружимых уровнях в желтых клювах птиц.Генетические результаты прокладывают путь к новым видам исследований красной окраски птиц, по словам исследователей.
Они также поднимают много новых и интригующих вопросов. Например, ген, теперь определенный, принадлежит семье генов, которые, как известно, играли важную роль в детоксификации.
«В половом отборе красный цвет, как думают, сигнализирует об отдельном качестве и одном способе, которым это может сделать, это – то, если тип или сумма пигментации связаны с другими физиологическими процессами, как детоксификация», говорит Андерссон. «Наши результаты, которые связывают ген детоксификации с метаболизмом каротиноида, могут пролить новый свет на обсужденную честность основанных на каротиноиде сигналов».Корбо говорит одну вещь, которая стала особым удивлением им, было открытие, что «ген красноты» присутствует в геномах многих, если вообще, видов птиц, не только тех с красными перьями.
«Дневные птицы, кажется, используют этот ген, чтобы произвести красные пигменты в сетчатке, чтобы увеличить цветное видение», говорит Корбо. «Однако только птицы с красными перьями дополнительно выражают ген в коже. Эти результаты предлагают, чтобы почти у всех птиц была скрытая возможность сделать красные перья, но чтобы на самом деле сделать так, они должны развить средства выражения [этот ген] в коже в дополнение к сетчатке».
Манди и Андерссон теперь возвращаются к птицам, где их поиск «красного производителя» однажды начался, африканский widowbirds и епископы, которые показывают «захватывающие различия среди различных разновидностей». Наиболее интригующе Андерссон добавляет, «великолепные красные цвета неоднократно развивались в этой группе, главным образом механизмом, описанным здесь, но есть некоторые очень интересные исключения».Corbo и коллеги также планируют исследовать красные перья еще в многих видах птиц, видеть, полагаются ли они на те же самые или различные механизмы.
Они говорят, что также продолжат использовать канарейку в качестве модели для раскрытия генетического основания других интересных черт у птиц.