Genetiken bakom papegojors färg kan lära oss om genetiken av alla varelsers färgkombinationer och färgers möjligheter.

 

Bild https://www.hku.hk Rosenhuvad dvärgpapegoja med unika gula och röda pigment för att bli färgglada. Denna färgvariation regleras av ett enda enzym som ursprungligen användes som en avgiftningsmekanism. Foto: Pedro Miguel Araújo.

I en ny studie publicerad i tidskriften Science har forskare vid University of Hong Kong tillsammans med ett internationellt team av forskare under ledning e från BIOPOLIS-CIBIO (Portugal) för första gången funnit en så kallad "strömbrytare" i papegojors DNA som styr deras breda färgskala.

"Papegojor är unika fåglar på många sätt, bland annat på grund av hur de producerar en stark färgmångfald", påtalar professor Simon Yung Wa SIN,från School of Biological Sciences vid University of Hong Kong (HKU) och medförfattare till studien .

Även om även andra fåglar också producerar gula och röda fjädrar, utvecklade papegojor unika pigment, kallade psittacofulvins (från det antika grekiska "psittakós" för papegoja och latinets "fulvus" för rödgul). "Papegojor kombinerar dessa med andra pigment för att skapa livfulla gula, röda och gröna färger, vilket gör papegojor till naturens mest färgstarka djur", tillägger Dr Roberto Arbore från BIOPOLIS-CIBIO medförfattare till studien.

Papegojor är husdjur i miljontals hem över hela världen och de uppskattas för sin färg och intelligens. Men trots all sin prålighet är det inte helt klarlagt hur dessa fåglar utvecklade sitt unika sätt att skapa sina färger. "Det är ett stort mysterium för både forskare och fågelälskare", förklarar professor Miguel Carneiro, senior författare från BIOPOLIS-CIBIO, och tillägger, "och det knyter an till en nyckelfråga för hela biologin, om hur mångfald uppstår i naturen?"

För att svara på en sådan grundläggande fråga började forskarna med att visa att gula och röda fjädrar i alla större papegojlinjer motsvarar två specifika pigment som inte förekommer hos andra fåglar. "Även om det fanns vissa indikationer i litteraturen om att det fanns två kemiska former av psittacofulvin, var det till en början svårt för oss att tro på vad vi såg i resultaten – sida vid sida, klart som dagen – för första gången någonsin. Det var först med genetisk data som allt började bli helt logiskt, beskriver Dr Jindřich BREJCHA från den naturvetenskapliga fakulteten vid Karlsuniversitetet i Prag, en annan av studiens medförfattare.

För att gräva djupare fokuserade forskarna på en art med naturligt förekommande röda eller gula former, ett fenomen som är extremt sällsynt i naturen. "Den mörka lorin är infödd i Nya Guineas djungler, men vi var bara tvungna att köra några kilometer från vårt laboratorium i Portugal, eftersom lokala certifierade uppfödare hjälpte oss att få prover för att studera färggenetiken hos denna papegojart", nämner Pedro Miguel ARAÚJO från universitetet i Coimbra, som var med och ledde forskningen, och tillägger: "Lösningen på vår studie fanns nästan bredvid!" 

Forskarna fann att endast ett protein kontrollerade färgskillnaden i lories, en typ av aldehyddehydrogenas (eller ALDH), ett viktigt "verktyg" för avgiftning i komplexa organismer - till exempel bidrar de till eliminering av alkohol i levern hos människor. Dr Soraia BARBOSA, också medförfattare från BIOPOLIS-CIBIO, förklarar: "Papegojfjädrar har funnit ett sätt att "låna" detta protein och använda det för att omvandla röda till gula papegojfulviner. Enligt forskaren, "Detta fungerar som en ratt, där högre aktivitet hos proteinet översätts till mindre intensiv röd färg."

För att förstå den allmänna roll som detta protein spelar för att kontrollera fjäderdräktens färg hos andra papegojarter studerade forskarna även  dvärgpapegojorna, en art som uppvisar både gröna och röda fjäderdräktsfläckar. "Den rosenkindade dvärgpapegojan är en välbekant papegoja lämplig att studera gener hos som bestämmer färgskillnaden mellan röda och gula fjäderdräktsfläckar som innehåller psittacofulvin", nämner Simon Yung Wa SIN, som ledde teamet från School of Biological Sciences vid HKU, inklusive Dr Alison Cloutier och forskningsassistent Emily Shui Kei POON. De fann att samma aldehyddehydrogenasgen hos dvärgpapegojorna uttryckte sig i hög grad i gula fjädrar som innehöll papegojfulvin, men inte i röda fjädrar. – När den här genen visar en hög nivå går papegofulvinerna från rött till gult, förklarar Simon. 

För att demonstrera denna enkla urkopplingsmekanism vände sig forskarna till en ännu mer välkänd papegoja, undulaten, och utforskade för första gången i världen hur enskilda celler slår på eller av olika gener under fjädertillväxten och pekade ut ett litet antal celler som använder detta detoxprotein för att kontrollera pigmentomvandlingen. Den slutliga bekräftelsen kom när forskarna genetiskt modifierade jästsvampar med papegojfärggenen, "Otroligt nog producerade vår modifierade jäst papegojfärger vilket visar att denna gen är tillräcklig för att förklara hur denna hos papegojor kontrollerar mängden gult och rött i  fjädrarna." påtalar Professor Joseph C. Corbo, professor vid Washington University i St. Louis (USA). 

Studien visar hur den senaste utvecklingen inom bioteknik i allt högre grad används för att lösa naturens mysterier. – Vi förstår nu hur dessa fantastiska färger kan utvecklas hos vilda djur genom en enkel "molekylär strömbrytare" som "lånar" ett avgiftande protein för att fylla en ny funktion, avslutar Carneiro. Dessa upptäckter hjälper forskare att måla upp en ny färgstark bild av evolutionen som en process där komplexitet kan uppnås genom enkla innovationer.

Hur dessa färgglada fåglar kan anses ha skydd mot rovfåglar är för mig en gåta. Men de rör sig kanske bland färgglada blommor och då är det rätt skyddsfärg. Tänk på att vi människor ser mycket få av de färger som finns i vår omgivning ex ultraviolett och det infrarött ljus. Det ger åtminstone mig frågan om vi kan använda någon av dessa för oss omöjliga färger att se som kamouflagefärg och göra oss osynliga och kan främmande aliens göra samma sak då de besöker oss (om de nu gör eller har gjort detta).