«Для производства красных перьев птицы превращают желтые пищевые пигменты, известные как каротиноиды, в красные пигменты, а затем откладывают их в перьях», — говорит Мигель Карнейро из Universidade do Porto в Португалии. «Птицы также накапливают те же самые красные пигменты в одном из типов фоторецепторов колбочек в сетчатке, чтобы улучшить цветовое зрение. Мы обнаружили ген, который кодирует фермент, который обеспечивает преобразование желтого в красный цвет у птиц».«Было известно, что некоторые птицы обладают способностью синтезировать красные кетокаротиноиды из желтых каротиноидов, которые они получают в своем рационе, но вовлеченный ген или фермент и его анатомическое расположение остаются неясными», — добавляет Ник Манди из Кембриджского университета. . «Наши результаты восполняют этот пробел и открывают множество будущих возможностей для исследований эволюции и экологии красной окраски птиц».Команда Карнейро, включая Джозефа Корбо из Медицинского факультета Вашингтонского университета в Сент-Луисе и Джеффри Хилла из Обернского университета, сделала свое открытие благодаря любителям канареек, которые скрестили желтую канарейку с красной черепчатой шкурой почти 100 лет назад, давая первую в мире красную канарейку. . В новом исследовании исследователи сравнили последовательности генома желтых и красных канареек с красными чижами в поисках гена, ответственного за цветовые различия птиц.
Их поиск привел их к ферменту цитохрома P450, названному CYP2J19. Дальнейший анализ экспрессии гена показал, что этот фермент экспрессируется на высоких уровнях в коже и печени канареек с красным фактором, что явно указывает на то, что он является ферментом, ответственным за красное окрашивание.В другом отчете Манди и его коллеги, включая Стаффана Андерссона из Университета Гетеборга и Джессику Стэпли из Университета Шеффилда, нашли свой путь к кластеру генов цитохрома P450 путем сравнения стандартных зебровых амадин, у которых есть характерный красный клюв. и зебры-мутанты с желтыми клювами.
У зебровых вьюрков есть три родственных гена цитохрома P450, и исследователи обнаружили множественные мутации в этой генетической области у желтоклювых птиц. Они также обнаружили, что фермент экспрессируется в желтых клювах птиц в почти неопределяемом уровне.
По словам исследователей, генетические данные открывают путь для новых видов исследований красной окраски птиц. Они также поднимают много новых и интересных вопросов.
Например, идентифицированный ген принадлежит к семейству генов, которые, как известно, играют важную роль в детоксикации.«Считается, что при половом отборе красный цвет сигнализирует об индивидуальных качествах, и один из способов, которым он может это сделать, — это то, что тип или количество пигментации связаны с другими физиологическими процессами, такими как детоксикация», — говорит Андерссон. «Наши результаты, которые связывают ген детоксикации с метаболизмом каротиноидов, могут пролить новый свет на обсуждаемую достоверность сигналов, основанных на каротиноидах».
Корбо говорит, что особенно удивило их открытие, что «ген покраснения» присутствует в геномах многих, если не большинства, видов птиц, а не только тех, у кого красные перья.«Похоже, что дневные птицы используют этот ген для выработки красных пигментов в сетчатке, чтобы улучшить цветовое зрение», — говорит Корбо. "Однако только птицы с красными перьями дополнительно экспрессируют этот ген в своей коже.
Эти данные свидетельствуют о том, что почти все птицы обладают скрытой способностью производить красные перья, но для того, чтобы действительно делать это, они должны развить средства экспрессии [этого гена ] в коже в дополнение к сетчатке ".Манди и Андерссон теперь возвращаются к птицам, с которых когда-то начинались их поиски «краснодеревщика», африканским вдовам и епископам, которые демонстрируют «впечатляющие различия между разными видами». Что наиболее интригующе, добавляет Андерссон, «ослепительные красные цвета неоднократно развивались в этой группе, в основном благодаря описанному здесь механизму, но есть несколько очень интересных исключений».Корбо и его коллеги также планируют изучить красные перья у многих других видов птиц, чтобы понять, полагаются ли они на одни и те же или разные механизмы.
Они говорят, что будут продолжать использовать канарейку в качестве модели для раскрытия генетической основы других интересных особенностей птиц.