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Como os dinossauros evoluíram em aves: Cientistas identificam genes responsáveis por transformar escamas em penas


Os arcossauros são um grupo de répteis que deram origem aos dinossauros, crocodilianos e - através dos dinossauros terópodes - às aves modernas. E, em anos recentes, muitos fósseis de transição foram descobertos relativos à evolução das aves (1). Esses fósseis representam dinossauros terópodes com parcial ou completa plumagem.

Os cientistas especulam que essas primitivas "proto-penas" durante a transição evolucionária podem ter ajudado os dinossauros a estabelecer uma endotermia, a atrair parceiros, ganhar uma habilidade de melhor escaparem de predadores e, eventualmente, planar e voar.


Porém, exatamente como ocorreu as mudanças necessárias para transformar escamas em penas - a nível genético - ainda continua em grande parte um mistério.

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Agora, pesquisadores, se apoiando na ideia de que os caminhos responsáveis por essa diferenciação ainda estariam presentes de herança no DNA de todas as aves e répteis, demonstraram a habilidade de transformar escamas em penas ao ativar e desativar circuitos moleculares chaves em críticos estágios de crescimento e desenvolvimento das escamas.

Os resultados - publicados na Molecular Biology and Evolution - mostraram que diferentes pertubações bioquímicas causam diferentes níveis de conversão das escamas em penas, implicando que as escamas possuem a capacidade de formar penas dado as sinalizações moleculares necessárias.

Para o estudo, os pesquisadores realizaram um completo transcriptoma de RNA e uma análise genômica de DNA relativos ao desenvolvimento de filhotes de galinhas e lagartos com o objetivo de identificar as diferenças nas expressões genéticas e genes chaves na formação de escamas e penas. Então, eles cuidadosamente inseriram os genes identificados das galinhas dentro de ovos dos lagartos, ativando-os ou desativando-os posteriormente na pele para acordar algum antigo programa que possibilitasse a transformação de escamas em penas.

As análises levaram à identificação de cinco módulos morfo-regulatórios que são essenciais para a formação das penas modernas. Esses módulos podem ter, originalmente, evoluído como diferentes estratégias visando uma melhor adaptação dos dinossauros terópodes. Eventualmente, a combinação integrativa desses módulos teriam alcançado uma arquitetura de penas altamente elaborada, e permitindo que a classe das Aves conseguisse reclamar os céus como um nicho ecológico.

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Os circuitos chaves ativados induziram morfo-tipos intermediários entre escamas e penas, os quais revelaram vários principais eventos morfogenéticos ao longo do caminho: formação de zona de crescimento localizada, invaginação folicular, ramificação epitelial, diferenciação da queratina de penas e formação de papilas dérmicas. Além das moléculas já conhecidas de induzirem a formação de penas a partir de escamas (ácido retinóico, beta-catenina), os pesquisadores identificaram novos conversores: Sox2, Zic1, Grem1, Spry2, Sox18.

Algumas das moléculas nesse processo só puderam induzir um dos cinco eventos listados acima, onde, por exemplo, o gene Sox2 pode permitir o brotamento de penas e totalmente inibir a formação de escamas, enquanto o gene Grem1 pode induzir uma ramificação epitelial (na forma de farpas). 

Outras moléculas, como o ácido retinoico ou o gene Sox18, já possuem uma habilidade muito maior de induzir a transformação de escamas esculatas em apêndices epiteliais similares à penas. Aliás, esses apêndices apresentam todos os critérios que definem as penas, sugerindo que eles podem ter agido em um alto nível hierárquico durante o caminho evolucionário.

E o mais interessante é que alguns desses fenótipos de semi-penas criados são parecidos com os estranhos apêndices filamentosos encontrados nos fósseis de dinossauros que apresentam plumagens.

O próximo passo dos pesquisadores agora é utilizar caminhos genéticos e moleculares ainda mais detalhados e complexos para transformar as escamas de lagartos em reais penas.


(1) No artigo abaixo (A Evolução Biológica é um FATO) alguns exemplos são apresentados.



Publicação do estudo: Molecular Biology and Evolution
Como os dinossauros evoluíram em aves: Cientistas identificam genes responsáveis por transformar escamas em penas Como os dinossauros evoluíram em aves: Cientistas identificam genes responsáveis por transformar escamas em penas Reviewed by Saber Atualizado on novembro 22, 2017 Rating: 5

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