Hühner mit Dinosaurierfedern: Ein erstaunliches genetisches Experiment 🐔
Diese Studie ist Teil eines größeren Bemühens, zu verstehen, wie und warum sich Federn entwickelt haben. Die Forscher hatten zuvor dasselbe Gen verändert, um die Schuppen an den Hühnerbeinen in Federn zu verwandeln, aber die Evolution der Federn umzukehren, erwies sich als schwieriger.
Forscher haben ein Gen während der embryonalen Entwicklung von Hühnern gehemmt, um zu beobachten, ob dies ihre Federn dinoähnlicher machen würde. Hier sieht man Federknospen am 12. Tag der Inkubation.
Bildnachweis: © Rory Cooper & Michel Milinkovitch (CC BY)
Ein Gen namens 'Sonic Hedgehog' spielt eine entscheidende Rolle in der embryonalen Entwicklung. Durch die Störung dieses Gens konnten die Wissenschaftler vorübergehend die Federbildung beeinträchtigen und so seine Bedeutung für die Evolution aufzeigen.
Die ersten Federn waren nicht die verzweigten Strukturen, die man heute bei Vögeln sieht. Sie waren einfache Röhrchen, ähnlich wie winzige Strohhalme. Um zu verstehen, wie die Evolution alles vom weichen Flaum bis zu den auffälligen Federn der Pfauen aus diesen einfachen Röhrchen aufgebaut hat, verwendeten die Forscher eine Technik namens Lichtblatt-Fluoreszenzmikroskopie.
Die Federn beginnen sich bei Hühnerembryonen neun Tage nach der Eiablage zu entwickeln. Die Forscher beobachteten, dass sich zunächst dicke Flecken, sogenannte Plakoden, auf dem sich entwickelnden Huhn bilden. Diese Plakoden entwickeln sich dann zu Federknospen, die sich mit Hilfe von Keratin allmählich in die bekannte verzweigte Form der Federn verwandeln.
Die Forscher injizierten am neunten Entwicklungstag einen Hemmstoff für das Sonic-Hedgehog-Gen in die Eier, um die Auswirkungen zu beobachten. Innerhalb weniger Tage wurde das Wachstum der Federknospen verlangsamt. Der Hemmstoff reduzierte auch das Verzweigungsmuster, das sich entwickelt, wenn die Federn auf dem Embryo reifen.
Die Veränderung des Sonic-Hedgehog-Gens kann verschiedene Aspekte der Hühnerentwicklung verändern. Beispielsweise kann eine vorübergehende Überexpression des Gens die Schuppen an den Beinen dauerhaft in Federn verwandeln. Aber die Störung der Federentwicklung erwies sich als viel schwieriger, fanden die Forscher heraus.
Bildnachweis: Fabrice Berger & Michel Milinkovitch 2025 (CC-BY 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Am 17. Entwicklungstag hatte sich das Federwachstum jedoch teilweise wiederhergestellt, da die Hemmung des Sonic-Hedgehog-Gens nachließ. Die geschlüpften Hühner hatten ungleichmäßige Federn, mit kahlen Stellen und anderen, an denen sich weiche, flaumige Federn gebildet hatten, aber sie hatten keine äußeren Federn mit einem zentralen 'Rachis', der charakteristischen Struktur von Federn. Am 49. Lebenstag hatten diese Hühner jedoch gemausert, und die neuen Federn, die erschienen, entwickelten sich normal.
Was ist das Sonic-Hedgehog-Gen?
Das Sonic-Hedgehog-Gen ist ein entscheidendes Gen in der embryonalen Entwicklung von Tieren, einschließlich des Menschen. Es spielt eine Rolle bei der Bildung von Gliedmaßen, des zentralen Nervensystems und anderer Körperstrukturen.
Benannt nach der Videospielfigur Sonic the Hedgehog, ist dieses Gen an der Zellsignalübertragung beteiligt, einem Prozess, der es Zellen ermöglicht, miteinander zu kommunizieren, um ihre Entwicklung zu koordinieren.
In Bezug auf die Hühnerstudie wurde das Sonic-Hedgehog-Gen als Schlüsselakteur bei der Entwicklung von Federn identifiziert. Durch die Störung dieses Gens konnten die Forscher Veränderungen in der Federbildung beobachten, was Hinweise auf die Evolution der Federn von Dinosauriern zu modernen Vögeln lieferte.
Diese Forschung unterstreicht die Bedeutung von Genen bei der Evolution physischer Merkmale und ebnet den Weg für zukünftige Studien zur Evolution von Arten.
Wie haben sich Federn entwickelt?
Federn sind ein charakteristisches Merkmal von Vögeln, aber ihre Ursprünge reichen bis zu den Dinosauriern zurück. Die ersten Federn waren einfach, röhrenförmig und entwickelten sich zu den Strukturen, die wir heute sehen.
Wissenschaftler glauben, dass Federn sich zunächst zur Wärmeisolierung entwickelten, bevor sie eine Rolle beim Fliegen und bei der Balz spielten. Diese Evolution wurde durch genetische und umweltbedingte Veränderungen über Millionen von Jahren ermöglicht.
Die Hühnerstudie hat dazu beigetragen, besser zu verstehen, wie Gene die Entwicklung von Federn beeinflussen. Durch die Störung des Sonic-Hedgehog-Gens konnten die Forscher Veränderungen in der Federbildung beobachten, was Hinweise auf die Evolution der Federn von Dinosauriern zu modernen Vögeln lieferte.
Diese Forschung trägt zu unserem Verständnis der Evolution von Arten und der Art und Weise bei, wie sich physische Merkmale im Laufe der Zeit verändern können.