Damschen/ARCO/naturepl.com
genitalia Koguta to ewolucyjna zagadka.
przypadek zaginionego ptasiego penisa jest od dawna tajemnicą w biologii ewolucyjnej. Ale identyfikacja molekularnego mechanizmu kontrolującego utratę penisa u ptaków prowadzi do rozwiązania tej zagadki.
około 97% gatunków ptaków ma niewiele lub nic na drodze fallusa, pomimo rozmnażania przez wewnętrzne zapłodnienie. Badanie opublikowane dziś w Current Biology1 pokazuje, że rozwój penisów kurzych jest skracany przez sygnały, które promują śmierć komórek.
„Ten artykuł byłby w przyrodzie lub nauce, gdyby dotyczył ludzi”, mówi Richard Prum, ewolucyjny ornitolog na Uniwersytecie Yale ’ a w New Haven w stanie Connecticut. „Cały rezultat jest całkowicie nowatorski.”
samce kurcząt, które posiadają tylko szczątkową końcówkę falliczną, pompują swoje plemniki do samic za pomocą „cloacal kiss” — ruchu, który naciska razem samce i samice cloacas, otwory używane do wydalania odpadów i kopulacji. Natomiast kaczki mają duże i misternie zwinięte penisy, które mogą mierzyć około połowę długości ich ciała2.
aby lepiej zrozumieć sygnały, które kontrolują wzrost penisa, naukowcy kierowani przez Martina Cohna, biologa rozwojowego z University of Florida w Gainesville, szukali różnic między rozwijającymi się zarodkami kaczki i kurczaka.
z bliska i osobiście
naukowcy obserwowali rozwój prącia przez maleńkie okienka pokrojone w kaczki i kurze jaja. Odkryli, że kurczęta początkowo tworzą penisy podobne do tych kaczek, ale około dziewiątego dnia rozwoju rodzący się penis kurczaka-zwany guzkiem genitalnym-przestaje rosnąć i zaczyna się kurczyć.
„spodziewaliśmy się znaleźć jakiś krytyczny czynnik wzrostu brakowało”, mówi Cohn, ale zespół odkrył, że wiele z tych samych genów, które napędzają wzrost penisa u kaczek nadal silnie wyrażone u kurcząt. Istnieje jednak zasadnicza różnica między tymi dwoma gatunkami. Kurczęta wykazywały zwiększony poziom Bmp4 — białka, które promuje śmierć komórek-w pobliżu wierzchołka gruźlicy. „Byliśmy bardzo zaskoczeni”, mówi Cohn.
naukowcy byli w stanie powstrzymać śmierć komórek płciowych u kurcząt poprzez leczenie jednej strony guzka Noggin, białka blokującego aktywność Bmp. Po jednym dniu strona leczona Nogginem urosła do około 6,5 razy długości nieleczonej strony. Leczenie jednej strony rosnących guzków kaczki Bmp4 spowodowało zlokalizowaną śmierć komórek i skurcz penisa, naśladując normalny rozwój narządów płciowych u samców kurcząt.
wyniki sugerują, że wzrost narządów płciowych u ptaków jest kontrolowany przez wspólny program, który został dostosowany przez ewolucyjne zmiany w sygnalizacji Bmp, twierdzą autorzy.
ale dane nie wyjaśniają, dlaczego kurczaki zrzucają penisy. Cohn sugeruje, że fallusy mogły zostać utracone jako wtórna konsekwencja ewolucji w innych częściach ciała, takich jak kończyny i zęby, na rozwój których wpływają również białka Bmp.
Bob Montgomerie, biolog ewolucyjny z Queen ’ s University w Ontario w Kanadzie, nie zgadza się. On i inni zasugerowali, że ponieważ pocałunek kloaka wymaga współpracy między chętnymi partnerami, samice kurcząt i innych ptaków mogły wybrać samce z mniejszymi penisami, aby uniknąć przymusowej kopulacji. Z czasem ta preferencja zmieniłaby genitalia samców ptaków.