A primera vista, la mayoría de la gente no pensaría que los caimanes o las aves fueran primos evolutivos. Pero de hecho, los reptiles son los parientes vivos más cercanos de las aves, y todos descendieron de los arcosaurios, los "reptiles gobernantes" que una vez dominaron la Tierra hace 250 millones de años.

Archosaurs dio lugar a la era de los dinosaurios y, finalmente, aves y reptiles como sus únicos descendientes vivos.

Recientemente, Se han descubierto muchos fósiles de dinosaurios en transición con plumaje total o parcial. Los científicos especulan que estas "protoplumas" primitivas de dinosaurios emplumados pueden haber evolucionado para ayudar a la endotermia, atraer compañeros, les dio la capacidad de superar mejor a los depredadores, y eventualmente planear y volar.

Pero exactamente cómo la piel exterior y los tejidos subyacentes especifican las plumas frente a las escamas y, en última instancia, la evolución del vuelo, sigue siendo un misterio.

Sin embargo, esta rica herencia evolutiva debería estar todavía incrustada en todo el ADN viviente de aves y reptiles.

Para científicos como el médico de medicina regenerativa, el Dr. Cheng-Ming Choung, profesor de patología en la Escuela de Medicina Keck de la USC, el campo está ahora listo para el desplume con los avances en la genómica moderna que pueden perfeccionar las pistas moleculares responsables de la evolución de las plumas y el vuelo.

Y en un nuevo estudio publicado en la edición avanzada en línea de Biología molecular y evolución , Chuong ha dirigido un equipo internacional para identificar una plétora de genes nuevos involucrados en el desarrollo de escamas y plumas.

"Ahora tenemos una posible explicación molecular para estos supuestos eslabones perdidos, "dijo Chuong.

También han demostrado la capacidad de convertir escamas en plumas, activando y desactivando circuitos moleculares clave en etapas críticas de crecimiento y desarrollo de la escala.

"Estos resultados muestran que diferentes perturbaciones causan diferentes niveles de conversión de escala a pluma, lo que implica que las escamas tienen la capacidad de formar plumas dadas las señales moleculares adecuadas, "dijo Chuong.

Para el estudio de investigación, El equipo realizó un transcriptoma de ARN completo y un análisis genómico de ADN de polluelos y caimanes en desarrollo para identificar sus diferencias de expresión génica y los genes clave en la formación de escamas o plumas.

Próximo, colocaron estos genes únicos de plumas de pollo dentro de los huevos de cocodrilo, encendiéndolos o apagándolos cuidadosamente debajo de su piel en crecimiento para volver a despertar una programación antigua que puede convertir las escamas en plumas.

"Nuestros análisis llevaron a la identificación de cinco módulos morfo-reguladores que son esenciales para la formación moderna de plumas, ", dijo Chuong." Proponemos que estos módulos pueden evolucionar originalmente como diferentes estrategias para una mejor adaptación. Finalmente, la combinación integradora de cinco módulos morfo-reguladores logra la arquitectura de plumas de gran éxito en la actualidad, permite a la clase Ave reclamar la mayor parte del cielo abierto como su nicho ecológico ".

Estos circuitos clave conducen a la gemación y elongación de apéndices, folículo con células madre y papila dérmica para permitir la regeneración cíclica, formación de crestas de púas con diferentes formas de ramificación, y diferenciación de queratina de pluma específica.

Algunas moléculas solo pueden inducir uno de los cinco criterios, p.ej., el gen Sox2 puede activar la gemación de las plumas e inhibe totalmente la formación de escamas, mientras que Grem1 puede inducir ramificaciones similares a púas.

"Otras moléculas, como el ácido retinoico o Sox18, tienen una mayor capacidad para inducir escamas de escudos para formar apéndices de piel parecidos a plumas, "dijo Chuong." Estos apéndices parecidos a plumas muestran los cinco criterios que definen las plumas, sugiriendo que actúan en un nivel jerárquico superior en esta vía evolutiva ".

Estos reguladores maestros pueden haber sido los primeros genes que se adaptaron durante la evolución de los arcosaurios antiguos y adquirieron una nueva habilidad para la fabricación de las complejas plumas de hoy.

"Curiosamente, algunos de estos fenotipos son similares a los inusuales apéndices filamentosos que se encuentran en los fósiles de dinosaurios emplumados ".

Inspirado en el "dragón volador, "Ping Wu quiere desafiar a las escamas de cocodrilo para que formen plumas. Mediante la expresión forzada de brotes y beta-catenina, genes que encontraron para ayudar a convertir escamas de pollo en plumas, pueden provocar la formación de escamas alargadas en la piel embrionaria de cocodrilo.

El estudio se suma significativamente a la creciente lista de genes y moléculas que se sabe que inducen estructuras parecidas a plumas en las aves y ha establecido un nuevo y poderoso sistema en los caimanes para probar y explorar más a fondo la evolución del vuelo.