鳥は動物界で最もカラフルな生き物の一部です。彼らは羽やくちばしをさまざまな明るい色で飾るのが好きです。鳥がどのようにしてこれらの色を獲得するかについては、他の生物と同様に、最も一般的な方法は次のとおりです。顔料, 鳥は色素を利用する天才であり、食べ物から抽出するか、自分で作ります。


もちろん、自分の羽の構造を変えて色を作り出す方法もあります。構造色、この点でも鳥は天才です。


△この極楽鳥の黒色は構造色です

色素に関して言えば、明るい赤、オレンジ、黄色の羽やくちばしを持つほぼすべての鳥は、と呼ばれる一群の色素を使用します。カロテノイド色を生み出すための顔料。

しかし、鳥は自らカロテノイドを直接作ることができません。彼らはこれらの色素を食べる植物から得なければなりません。

オウムはこの規則の例外であり、と呼ばれる独自の顔料を作成するまったく新しい方法を進化させました。オウム科。

これらの色素を理解することは難しくありません。科学者はこれらのさまざまな顔料について長い間知っていました。しかし、鳥がこれらの色素を使って色を変える仕組みの背後にある生化学的および遺伝的根拠は不明です。

最近行われた 2 つの独立した研究、1 つはダニエル・フーパー主導で『Current Biology』誌に発表され、もう 1 つはポルトガルの生物学者ロベルト・アブレ主導で、この謎について重要な洞察を提供しました。

この 2 つの新しい研究には、大規模な国際研究者グループが参加し、最近の遺伝子配列決定の進歩を利用して、ゲノム (動物の DNA の完全なセット) のどの領域がオウムとフィンチの自然な黄色から赤色への色の変化を決定しているかを調べました。

興味深いことに、この 2 つのグループの鳥は、カラフルな色を生み出すために異なる種類の色素を使用していますが (オウムは独自のオウムを使用し、フィンチは獲得したカロテノイドを使用します)、科学者たちは、それらが同様の方法で進化したことを発見しました。


オウムの単一酵素

『サイエンス』誌に掲載されたこの研究は、黄色、オレンジ色、または赤色の羽を持つニューギニア原産のオウム、Pseudeosfuscata を調べたものです。

研究により、黄色と赤色の羽の色の変化は、と呼ばれる種に関連していることが判明しました。ALDH3A2関与する酵素は赤色のプシッタシンを黄色に変換します。


その方法は次のとおりです。発育中の羽毛にはこの酵素が多く含まれており、黄色に変わります。羽毛の酵素が少なくなると、羽毛は赤くなります。

科学者たちは、この酵素が、黄色から赤色への色の変化を独自に進化させた他の多くの種のオウムの色の変化も説明していることを発見しました。

フィンチの2つの特別な遺伝子

Current Biology に掲載された論文では、オーストラリア北部原産の鳴き鳥であるエナガフィンチ (Pophila acuticauda) について研究しました。

この鳥にはくちばしの色が異なる 2 つの交配亜種があり、1 つは黄色のくちばし、もう 1 つは赤いくちばしを持っています。


鳥が食物から摂取するカロテノイド色素のほとんどは黄色またはオレンジ色です, したがって、赤い色を生み出すために、これらの色素を食べた後、鳥の体は何らかの方法でその化学的性質を変化させなければなりません。

この研究では、野生のエナガの範囲にわたるこの形質の変動と、試験した鳥のゲノムの変動を調査しました。

その結果、彼らのくちばしの色は主に 2 つの遺伝子、CYP2J19 と TTC39B に関連していることがわかりました。

これら 2 つの遺伝子は一緒になって、食品中の黄色カロテノイドの赤色カロテノイドへの変換を促進します。


エナガフィンチ研究の図解による概要、画像クレジット: Daniel Hooper et al.

しかし、エナガフィンチの黄色は、くちばしの遺伝子をオフにし、目など体の他の部分では遺伝子を維持する遺伝子変異によって引き起こされているようです。

これらの色の遺伝子の DNA コードを他のフィンチの DNA コードと比較することで、研究者らは次のことも発見しました。現代のエナガフィンチの祖先は赤いくちばしを持っていた、しかし今では、突然変異した黄色いくちばしが徐々に一般的になりつつあります。

鳥は思っているよりも簡単に色を変えます

これら 2 つの研究を合わせると、鳥の色の背後にある生化学的および遺伝的基礎が証明されています。

オウムやフィンチでは、黄色から赤色を引き起こす突然変異によって、関与する酵素の機能は変化しません。代わりに、これらの酵素がいつどこで活動するかに影響を与えます。

これは、器具全体を取り外すのではなく、既存の照明スイッチに調光器を取り付けて部屋の照明を変更するようなものです。

科学者たちはまた、オウムやフィンチの野生個体群では、ほんの数個の遺伝子の変異により、色素の化学構造が大幅に変化し、赤と黄色の違いが生じる可能性があります。

さらに、重要な遺伝子は酵素の作用を通じて色素分子の化学構造を変化させ、酵素は色素に酸素原子を加えるだけです。オウムではオウムは明るい赤色から明るい黄色に変化しますが、フィンチ類ではカロテノイドは逆に明るい黄色から明るい赤色に変化します。


©ジェームズ

自然の奇跡

ダーウィンが鳥の色を使って自然選択による進化論を説明して以来、鳥の色の進化は注目を集めています。

2つの新しい研究は、いくつかの遺伝子と単一の酸素原子を追加することで鳥の色がどのように変化し、まったく異なる色に見える新しい形態を作り出すことができるかを示しています。

この新しい形態は、進化的な意味で動物を変化させる可能性がある。動物は、特定の潜在的な配偶者にとってより魅力的になり、他のものを完全に排除する可能性があり、それが新種の起源につながる可能性が非常に高い。

あなたの周りの鳥をよく観察すると、私たちの周りで見られる近縁の鳥種の最も明らかな違いはその色であることに気づくでしょう。

自然は時々、酸素原子を 1 つ変えるだけで新しい種が生み出されるほど素晴らしいものです。

元のレポート: https://theconversation.com/a-single-atom-can-change-the-colour-of-a-bird-these-are-the-genes-responsible-242685

文学：

[1].https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.10.019

[2].https://doi.org/10.1126/science.adp7710