Ma come diverse creature del regno animale - da uccelli coloratissimi pesci di barriera e di farfalle e serpenti - fare e distribuire i loro disegni abile è uno dei più profondi segreti della natura. Ora, però, un team di ricercatori del Howard Hughes Medical Institute presso l'Università di Wisconsin-Madison ha esposto i dettagli di come gli animali fanno corpo ornamento nuovo da zero. Il lavoro, frutto di lunga e laboriosa sperimentazione anni, è pubblicato oggi (Mercoledì 7 aprile), sulla rivista Nature.
"Come si fa a creare modelli complessi? Questa è una domanda che ha biologi interessati per un lungo periodo davvero" ha detto Sean Carroll, un biologo molecolare UW Madison e autore senior del rapporto natura. "In questo caso, in un primo momento non aveva alcun indizio. Ma ora credo che abbiamo capito tutti gli ingredienti chiave e siamo convinti che sono generalmente applicabili (per molti animali)."
Il nuovo studio è importante perché è il primo a fornire prove concrete per un sistema a lungo ipotizzata per la generazione di modelli di colore degli animali, siano essi righe, pois o uno qualsiasi dei disegni miriade di animali da utilizzare per camuffare se stessi o trovare un compagno. In particolare, il gruppo di Wisconsin è il primo ad identificare un colore che induce morfogeno, una proteina diffusibile che dice di fare alcune cellule del pigmento.
Per scovare il segreto di ornamenti di animali, Carroll ei suoi colleghi di UW-Madison, Thomas Werner e Shigeyuki Koshikawa , e Thomas Williams, ora presso l'Università di Dayton, curiosato perdere i dettagli molecolari e la storia evolutiva di come una specie di moscerino della frutta del Nord America, guttifera Drosophila, genera un modello complesso di 16 punti dell'ala.
Il gruppo ha scoperto un morfogeno, una proteina presenti nel tessuto embrionale e codificato da un gene noto come Wingless, che sembra essere uno dei pilastri della decorazione dell'ala. Nel tardo sviluppo ala, il morfogeno Wingless si produce e si diffonde attraverso i tessuti dove si spinge le cellule in alcune zone della vela per fare il pigmento. "Agisce attivando la risposta delle cellule per fare le cose, in questo caso fare colore", spiega Carroll.
guttifera In Drosophila, il morfogeno atti esistenti in prossimità di punti di riferimento fisico, ad esempio incroci di vene e le vene cross sulla fascia. Il posizionamento dei punti, in breve, è dettata da questi schemi pre-esistenti, le note Carroll: "La molecola viene distribuito senza ali in questa specie in determinati nel tempo e nei luoghi specifici - i luoghi in cui le macchie saranno. "
Il ruolo del morfogeno senza ali è stata approfondita da parte della manipolazione genetica minuziosa di mosche che sono voluti tre anni e l'iniezione di circa 20.000 embrioni volare da realizzare. A complicare il progetto è il fatto che guttifera Drosophila è poco utilizzato nel campo della ricerca e il suo genoma non è stato sequenziato.
Tuttavia, inserendo il gene senza ali in diverse parti della mosca genoma, il team è stato in grado di manipolare con successo la decorazione della mosca ala , invece strisce di macchie, e non la creazione di modelli visti in natura. "Possiamo fare su ordinazione mosche", sottolinea Carroll. Manipolando il gene, "possiamo fare a righe vola fuori macchiato mosche."
Oltre a lavorare i dettagli molecolari di come i colori volare le ali, il gruppo di Carroll è stato anche in grado di dedurre la storia evolutiva di colorazione ala in guttifera drosofila.
In breve, dice Carroll, i modelli trovati sulle ali della guttifera Drosophila avviene attraverso la mosca manipolazione del gene senza ali: "Si è evoluta semplicemente girando questo gene in luoghi dove non era stato in prima."
Sebbene lo studio è stata condotta in un moscerino della frutta umile, i principi scoperti da Carroll del gruppo, sostiene, molto probabilmente si applica a molti animali, su tutto, dalle farfalle alle boa. "Questo è il colore degli animali patterning, come vengono generati, come si è evoluta."
di Terry Devitt
Contatto: Terry Devitt, Tel: 608-262-8282, Email: trdevitt@wisc.edu