Hvordan gul og blå gør grønt hos papegøjer

Når det kommer til spektakulære fremvisninger af farve, fugle er åbenlyse standouts i den naturlige verden. Mange farvestrålende fugle får deres pigmenter fra de fødevarer, de spiser, men det gælder ikke for papegøjer. Nu, forskere, der rapporterer en undersøgelse af velkendte dyrebutikker-parakitter - også kendt som undulater - har nye beviser til at forklare, hvordan fuglene producerer deres karakteristiske gule, blå, og grønne fjer.

Resultaterne rapporteret i tidsskriftet Celle den 5. oktober lover at tilføje en vigtig dimension til evolutionære undersøgelser af papegøjer, siger forskerne.

"Unulater er et fantastisk system til at studere papegøjefarver, fordi kunstig udvælgelse i løbet af de sidste 150 år har resulteret i et stort antal simple mendelske genetiske egenskaber, der påvirker farven, " siger førsteforfatter Thomas Cooke, en kandidatstuderende ved Stanford University. "Vi har identificeret et ukarakteriseret gen i undulat, som er stærkt udtrykt i voksende fjer og er i stand til at syntetisere undulatens gule pigmenter."

Forskere har studeret farver i undulater i mere end et århundrede. De vidste, at papegøjer producerer psittacofulviner, en type rødt til gult pigment, der ikke findes i nogen anden type hvirveldyr. De vidste også, at en manglende evne til at producere gule pigmenter hos nogle parakitter gør fuglene fra gule og grønne til blå. Men det var ikke klart, hvilke gener og biokemiske veje der var involveret.

For at finde ud af det i den nye undersøgelse, holdet ledet af Stanfords Carlos Bustamante brugte først genom-dækkende associationskortlægning til at identificere en region, der indeholdt den blå farvemutation. Denne region indeholdt flere gener, så det var endnu ikke klart, hvem af dem der var ansvarlig.

For at indsnævre det yderligere, forskerne sekventerede DNA'et fra 234 undulater, 105 af dem var blå. De sekventerede også 15 museumseksemplarer fra Australien. Disse undersøgelser pegede på et enkelt muteret gen (MuPKS), der koder for et lidet kendt polyketidsyntaseenzym i de blå fugle.

I et andet nøgleeksperiment, forskerne sammenlignede genekspression fra fjer af grøn og gul versus blå undulater. Disse undersøgelser viste, at MuPKS var stærkt udtrykt i fugle af begge farvevarianter, men at der var en enkelt aminosyresubstitution ved en konserveret rest i de blå undulater.

Forskerne klonede derefter MuPKS-genet og indsatte det i gær for at finde ud af, om gæren ville begynde at producere gule pigmenter. Og det gjorde de.

Forskerne siger, at det var en overraskelse at opdage, at en mutation i MuPKS forårsager en så mærkbar farveændring. Det skyldes, at lignende gener findes i næsten alle fugle. Forskellen er, at fugle uden for papegøjefamilien, såsom høns og krager, ikke udtrykker enzymet i deres fjer. Som resultat, de er ikke gule. Denne opdagelse antyder, at den vigtigste evolutionære ændring, der førte til papegøjens strålende farver, var genekspressionsmønsteret.

"Formodentlig har genet en eller anden funktion i ikke-papegøjer udover pigmentering, men vi ved ikke hvad det kan være " sagde Cooke.

En anden overraskelse for forskerne var, at enzymet var højest udtrykt i en del af fjeren, der dør, når fjeren er fuldt dannet. Det antyder, at disse celler skal producere farven og deponere den i naboceller, før de dør.

Farve spiller en vigtig rolle i, hvordan fugle interagerer med hinanden, herunder hvordan de vælger kammerater. Forskerne siger, at når de lærer mere om, hvordan disse enzymer kontrolleres, resultaterne kan anvendes på mange papegøjer rundt om i verden, fra Australiens crimson rosellas til de gravende papegøjer i Argentina.

"Det ville være interessant at se, hvilke slags ændringer på DNA-niveau der ligger til grund for farveforskelle inden for og mellem forskellige arter af papegøjer, " sagde Cooke.