Als het gaat om spectaculaire kleurenpracht, vogels zijn duidelijke uitblinkers in de natuurlijke wereld. Veel felgekleurde vogels halen hun pigment uit het voedsel dat ze eten, maar dat geldt niet voor papegaaien. Nutsvoorzieningen, onderzoekers die een studie rapporteren van bekende parkieten in dierenwinkels - ook bekend als parkieten - hebben nieuw bewijs om uit te leggen hoe de vogels hun karakteristieke gele, blauw, en groene veren.

De bevindingen gerapporteerd in het tijdschrift Cel op 5 oktober beloven een belangrijke dimensie toe te voegen aan evolutionaire studies van papegaaien, zeggen de onderzoekers.

"Parkieten zijn een geweldig systeem voor het bestuderen van de kleuren van papegaaien, omdat kunstmatige selectie in de afgelopen 150 jaar heeft geresulteerd in een groot aantal eenvoudige Mendeliaanse genetische eigenschappen die de kleur beïnvloeden, " zegt eerste auteur Thomas Cooke, een afgestudeerde student aan de Stanford University. "We hebben een niet-gekarakteriseerd gen in grasparkieten geïdentificeerd dat sterk tot expressie komt in groeiende veren en in staat is om de gele pigmenten van de parkiet te synthetiseren."

Wetenschappers bestuderen al meer dan een eeuw kleuren in parkieten. Ze wisten dat papegaaien psittacofulvins produceren, een soort rood tot geel pigment dat bij geen enkel ander type gewervelde dieren voorkomt. Ze wisten ook dat een onvermogen om gele pigmenten te produceren bij sommige parkieten de vogels van geel en groen in blauw verandert. Maar het was niet duidelijk welke genen en biochemische routes erbij betrokken waren.

Om erachter te komen in de nieuwe studie, het team onder leiding van Carlos Bustamante van Stanford gebruikte eerst genoom-brede associatie-mapping om een ​​regio te identificeren die de blauwe kleurmutatie bevat. Die regio bevatte verschillende genen, dus het was nog niet duidelijk wie van hen verantwoordelijk was.

Om het verder te verfijnen, de onderzoekers hebben het DNA van 234 parkieten gesequenced, waarvan 105 blauw. Ze hebben ook 15 museumexemplaren uit Australië gesequenced. Die studies wezen op een enkel gemuteerd gen (MuPKS) dat codeert voor een weinig bekend polyketidesynthase-enzym in de blauwe vogels.

In een ander sleutelexperiment de onderzoekers vergeleken genexpressie van veren van groene en gele versus blauwe budgies. Die studies toonden aan dat MuPKS sterk tot expressie kwam in vogels van beide kleurvariëteiten, maar dat er een enkele aminozuursubstitutie was op een geconserveerd residu in de blauwe parkieten.

De onderzoekers klonen vervolgens het MuPKS-gen en plaatsten het in gist om erachter te komen of de gist gele pigmenten zou gaan produceren. En dat deden ze.

De onderzoekers zeggen dat het een verrassing was om te ontdekken dat een mutatie in MuPKS zo'n merkbare kleurverandering veroorzaakt. Dat komt omdat vergelijkbare genen in bijna alle vogels worden gevonden. Het verschil is dat vogels buiten de papegaaienfamilie zoals kippen en kraaien het enzym niet in hun veren tot expressie brengen. Als resultaat, ze zijn niet geel. Deze ontdekking suggereert dat de belangrijkste evolutionaire verandering die leidde tot de schitterende kleuren van papegaaien het patroon van genexpressie was.

"Vermoedelijk heeft het gen een functie bij niet-papegaaien behalve pigmentatie, maar we weten niet wat dat zou kunnen zijn, ' zei Kok.

Een andere verrassing voor de onderzoekers was dat het enzym het sterkst tot expressie kwam in een deel van de veer dat sterft zodra de veer volledig is gevormd. Het suggereert dat die cellen de kleur moeten produceren en deze in aangrenzende cellen moeten deponeren voordat ze sterven.

Kleur speelt een belangrijke rol in hoe vogels met elkaar omgaan, inclusief hoe ze partners kiezen. De onderzoekers zeggen dat naarmate ze meer leren over hoe deze enzymen worden gecontroleerd, de bevindingen kunnen worden toegepast op veel papegaaien over de hele wereld, van de Australische karmozijnrode rosella's tot de gravende papegaaien van Argentinië.

"Het zou interessant zijn om te zien welke soorten veranderingen op DNA-niveau ten grondslag liggen aan kleurverschillen binnen en tussen verschillende soorten papegaaien, ' zei Kok.