Trojice českých vědců z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze, Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze a z České zemědělské univerzity se podílela na mezinárodní studii, která odhalila příčinu, proč jsou papoušci tak pestře zbarvení. Práci, na které se podíleli další autoři z Portugalska a Hong Kongu, vydal v říjnu prestižní časopis Science. Vyplývá z ní, že unikátní pestré zbarvení papoušků je výsledkem speciálního genového „přepínače“, který dokáže v rámci jednoho pírka měnit barvy na velmi široké škále spektra. Další autoři studie jsou z Univerzity Hong Kong a portugalského institutu BIOPOLIS-CIBIO.
Vědci se zaměřili na tvorbu žluté a červené barvy
„Papoušci jsou v mnoha ohledech jedineční ptáci, včetně toho, jak produkují pestrou barevnou rozmanitost svého peří,“ říká profesor Simon Yung Wa Sin, spoluautor práce ze School of Biological Sciences of the University of Hong Kong (HKU). „Pokud jde o barvu peří, papoušci ji vytváří velmi unikátně,“ dodal Dr. Roberto Arbore z institutu BIOPOLIS-CIBIO. I když i ostatní druhy ptáků dokáží vytvářet například žluté a červené peří, u papoušků se kvůli zbarvení opeření vyvinuly speciální pigmenty, které vědci pojmenovali psittacofulviny. „Papoušci je kombinují s jinými pigmenty, aby vytvořili zářivou žlutou, červenou a zelenou, čímž se tato zvířata řadí k nejbarevnějším v přírodě,“ vysvětluje Roberto Arbore.
Právě na žlutou a červenou barvu se vědci při své studii zaměřili. Podařilo se jim prokázat, že u všech hlavních rodových linií papoušků odpovídají tyto dvě barvy dvěma specifickým pigmentům, které se u jiných ptáků nevyskytují. „Ačkoli se v literatuře objevily určité náznaky o existenci dvou chemických forem psitakofulvinů, bylo pro nás zpočátku těžké uvěřit tomu, co jsme odhalili v našich výsledcích – pěkně vedle sebe, bylo to jasné jako den – a vůbec poprvé to společně s genetickými daty začalo dávat všechno dokonalý smysl,“ popsal Dr. Jindřich Brejcha z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze. Aby se vědci dostali v bádání ještě dál, zaměřili se na druh, který se v přírodě běžně vyskytuje v červené a žluté formě, což je jev, který je jinak extrémně vzácný.
Úvodní zkoumání probíhalo na lorim tmavém
Tím druhem je lori tmavý, který se vyskytuje v pralesech na Nové Guineji. „Nemuseli jsme za ním ale cestovat tisíce kilometrů, protože jen kousek opud naší laboratoře v Portugalsku jsou chovatelé papoušků, kteří nám pomohli získat vzorky peří ke studiu genetiky a jejího vlivu na zbarvení tohoto druhu,“ prozradil Pedro Miguel Araújo z univerzity v Coimbře. Vědci zjistili, že barevný rozdíl u dvou forem loriů tmavých způsoboval pouze jeden protein, což je typ aldehyddehydrogenázy (nebo ALDH), nezbytného „nástroje“ pro detoxikaci u složitých organismů, který například u lidí přispívá k odstranění alkoholu v játrech. „Papouščí peří našlo způsob, jak si tento protein „vypůjčit“ a použít ho k přeměně červených psittacofuvinů na žluté. Funguje to jako přepínač, díky němuž se vyšší aktivita proteinu promítá do méně intenzivní červené barvy,“ dodal vědec.
Aby lépe porozuměli obecné roli tohoto proteinu při proměně barvy peří u jiných druhů papoušků, zaměřili se vědci na další druh, kterým byl agapornis růžovohrdlý. Zvolili ho záměrně, protože u něj převládá zelené zbarvení s červenými skvrnami. Zeleně zbarvené peří obsahuje žlutou barvu zahrnující psittacofulvin. „Agapornis růžovohrdlý je známý papoušek, který dokázal poskytnout vynikající systém pro studium genů určujících barevný rozdíl mezi červenými a žlutými částmi peří obsahujícího psittacofulvin,“ uvedl Simon Yung Wa Sin z Fakulty pro biologické vědy na Univerzitě Hong Kong. Vědci zjistili, že stejný gen aldehyddehydrogenázy je u agapornisů ve vysokém množství v zeleně zbarveném peří, ale nikoli v červeném.
Pomohlo peří z plzeňské zoo nebo Laguny
„Když se tento gen exprimuje na vysoké úrovni, psittacofulviny se změní z červené na žlutou,“ vysvětlil Yung Wa Sin. Aby vědci demonstrovali tento jednoduchý mechanismus přepínání, zaměřili se na ještě známějšího papouška, a to na andulku. Jako první na světě zkoumali, jak jednotlivé buňky zapínají nebo vypínají různé geny během růstu peří, přičemž se jim podařilo označit malé množství buněk, které dokáží využívat proteinu pro kontrolu přeměny pigmentu. Finální potvrzení jejich teorie přišlo ve chvíli, kdy vědci geneticky upravili kvasinky obsahující gen pro zbarvení peří u papoušků. „Zní to neuvěřitelně, ale námi modifikované kvasinky produkovaly barvy papouščího peří, což dokazuje, že tento gen je dostatečným důkazem k vysvětlení toho, jak papoušci kontrolují množství žluté a červené barvy ve svém peří,“ konstatuje profesor Joseph C. Corbo z Washingtonské univerzity v St. Louis.
Z českých vědců se na této studii podíleli kromě zmíněného Jindřicha Brejchy z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze také docent Peter Mojzeš z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze a doktor Petr Maršík z České zemědělské univerzity v Praze. „Za peří z mnohdy velmi vzácných druhů papoušků vděčíme chovatelům, plzeňské zoo nebo záchranné stanici pro opuštěné papoušky Laguna,“ popsal doktor Petr Maršík z ČZU. Povedlo se tak získat vzorky například od nestorů kea nebo trichů orlích. Podle autorů ale nejsou ještě všechna tajemství papouščího zbarvení odhalena a jejich výzkum otevírá další otázky. Jedním z nevysvětlených tajemství tak zůstává, proč vlastně papoušci vytvářejí své barvy úplně jinak než všechny ostatní organismy.
Úvodní foto: Jindřich Brejcha, Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy v Praze