Ο σεξουαλικός διμορφισμός ( φυσικές διαφορές μεταξύ των φύλων του ίδιου είδους ) είναι ένα ευρέως διαδεδομένο και συναρπαστικό, αλλά μυστηριώδες, φυσικό φαινόμενο. Μία από τις πιο εμφανείς μορφές σεξουαλικού διμορφισμού είναι τα διαφορετικά χρώματα ή τα χρωματικά μοτίβα που εμφανίζονται από τα αρσενικά και τα θηλυκά μέσα σε ένα είδος, ένα χαρακτηριστικό γνωστό ως σεξουαλικός διχρωματισμός. Τα αρσενικά και τα θηλυκά πολλών ειδών πτηνών, μπορεί να φαίνονται πολύ διαφορετικά, παρά το γεγονός ότι έχουν σχεδόν πανομοιότυπα γονίδια — Πώς το κάνουν αυτό;
Τα μωσαϊκού τύπου καναρίνια παρουσιάζουν έντονο σεξουαλικό διχρωματισμό.
Σε μια προσπάθεια να κατανοήσουν πώς ο σεξουαλικός διχρωματισμός παράγεται από ένα σχεδόν πανομοιότυπο σύνολο γονιδίων, η εξελικτική βιολόγος Małgorzata Gazda και μια διεθνής ομάδα επιστημόνων διερεύνησαν αυτό το φαινόμενο μελετώντας τις σεξουαλικές διαφορές στην κατανομή του κόκκινου φτερώματος με βάση τα καροτενοειδή σε μια κοινή ράτσα καναρινιών. Το μωσαϊκό καναρίνι.
Το μωσαϊκό καναρίνι είναι το αποτέλεσμα μιας προσπάθειας υβριδισμού που ανέλαβαν πριν από σχεδόν εκατό χρόνια Γερμανοί εκτροφείς καναρινιών για να δημιουργήσουν κόκκινα καναρίνια . Για να δημιουργηθεί αυτό το μακροχρόνια επιθυμητό κόκκινο καναρίνι, ένα εξημερωμένο καναρίνι, το Serinus canaria , υβριδοποιήθηκε με ένα κόκκινο Spinus cucullatus . Τα δύο φύλα των εξημερωμένων καναρινιών έχουν τον ίδιο χρωματισμό, ένα χαρακτηριστικό που είναι γνωστό ως μονοχρωμία, ενώ τα κόκκινα SISKINS είναι έντονα σεξουαλικά διχρωματικά, όπου το αρσενικό έχει ένα λαμπρό κόκκινο φτέρωμα σώματος και ένα μαύρο κεφάλι.
Πολλές δεκαετίες επιλεκτικής διασταύρωσης εξάλειψαν σχεδόν όλα τα γονίδια του siskin από το γονιδίωμα του καναρινιού, εκτός από το πολύ επιθυμητό γονίδιο για το κόκκινο χρώμα του φτερώματος με βάση τα καροτενοειδή. Μαζί με τα γονίδια για το κόκκινο χρώμα του φτερώματος, οι απόγονοι αυτών των υβριδικών καναρινιών κληρονόμησαν επίσης τα γονίδια του siskin για σεξουαλικό διχρωματισμό.
Για να εξερευνήσουν τη γενετική και μοριακή βάση του διχρωματισμού στα καναρίνια, η Δρ Gazda και οι συνεργάτες της, ανέλυσαν την αλληλουχία ολόκληρου του γονιδιώματος δύο μωσαϊκών φυλών καναρινιών και τα συνέκριναν με ολόκληρες αλληλουχίες γονιδιώματος από τέσσερις μονοχρωματικές ράτσες καναρινιών και από έναν πληθυσμό άγριων καναρινιών.
Τα άγρια καναρίνια ήταν σημαντικά στην έρευνα, για να περιορίσουν την περιοχή ενδιαφέροντος, καθώς δεν είχαν στον γονότυπό τους την παραλλαγή του siskin.
Η ανάλυση αποκάλυψε μια μικρή περιοχή του γονιδιώματος του μωσαϊκού καναρινιού που σχετίζεται με τον σεξουαλικό διχρωματισμό. Αυτή η περιοχή περιλαμβάνει πολλά γονίδια, συμπεριλαμβανομένου και του γονιδίου, που είχε προηγουμένως αναγνωριστεί, ότι κωδικοποιεί το κόκκινο χρώμα του φτερώματος, CYP2J19 .
Γνωρίζοντας ότι οι διαφορές φύλου προκύπτουν από διαφορετικά πρότυπα γονιδιακής έκφρασης κατά την ανάπτυξη και ότι πολλές διαφορές φύλου στη γονιδιακή έκφραση εξαρτώνται από τη δράση των ορμονών του φύλου, των οιστρογόνων και της τεστοστερόνης, η Δρ Gazda και οι συνεργάτες της αναζήτησαν ένα γονίδιο σε αυτήν την περιοχή που εκφραζόταν διαφορετικά, μεταξύ των αναπτυσσόμενων ωοθυλακίων των φτερών, αρσενικών και θηλυκών μωσαϊκών καναρινιών.
Για να αναγνωρίσουν αυτά τα γονίδια, η Δρ Gazda και οι συνεργάτες της, γονοτύπησαν 52 παραλλαγές γονιδίων του καναρινιού και του σίσκιν και βρήκαν 12 παραλλαγές στο τμήμα του γονιδιώματος του καναρινιού που προέρχεται από το siskin. Αυτό το τμήμα του γονιδιώματος περιείχε τρία γονίδια αλλά μόνο ένα ταίριαζε με τα κριτήριά τους.
Η BCO2 ( β-καροτίνη οξυγενάση 2 ). Αυτό το γονίδιο κωδικοποιεί ένα ένζυμο που διασπά τις καροτενοειδείς χρωστικές και έδειξε σημαντικά αυξημένη έκφραση σε ορισμένους ιστούς στα θηλυκά άτομα σε σχέση με τους ίδιους ιστούς στα αρσενικά.
Έτσι, η μειωμένη μελάγχρωση των καροτενοειδών στα μωσαϊκά θηλυκά καναρίνια δεν είναι το αποτέλεσμα της συσσώρευσης λιγότερων καροτενοειδών χρωστικών στα φτερά τους. Η μείωση της μελάχρωσης προκύπτει από την αυξημένη τοπική αποδόμηση των καροτενοειδών, σε συγκεκριμένους ιστούς των θηλυκών, με την δράση του ενζύμου που καταστρέφει τα καροτενοειδή ( BCO2 ) .