Quando si tratta di spettacolari esibizioni di colori, gli uccelli sono evidenti standouts nel mondo naturale. Molti uccelli dai colori vivaci ottengono i loro pigmenti dal cibo che mangiano, ma questo non è vero per i pappagalli. Ora, i ricercatori che riportano uno studio sui familiari parrocchetti dei negozi di animali, noti anche come pappagallini, hanno nuove prove per spiegare come gli uccelli producono il loro caratteristico giallo, blu, e piume verdi.

I risultati riportati sulla rivista Cellula il 5 ottobre promettono di aggiungere una dimensione importante agli studi evolutivi sui pappagalli, dicono i ricercatori.

"I pappagallini sono un ottimo sistema per studiare i colori dei pappagalli perché la selezione artificiale negli ultimi 150 anni ha prodotto un gran numero di semplici tratti genetici mendeliani che influenzano il colore, " dice il primo autore Thomas Cooke, uno studente laureato alla Stanford University. "Abbiamo identificato un gene non caratterizzato nei pappagallini che è altamente espresso nelle piume in crescita ed è in grado di sintetizzare i pigmenti gialli del pappagallino".

Gli scienziati hanno studiato i colori nei pappagallini per più di un secolo. Sapevano che i pappagalli producono psittacofulvine, un tipo di pigmento dal rosso al giallo che non si trova in nessun altro tipo di vertebrato. Sapevano anche che l'incapacità di produrre pigmenti gialli in alcuni parrocchetti trasforma gli uccelli dal giallo e dal verde al blu. Ma non era chiaro quali geni e percorsi biochimici fossero coinvolti.

Per scoprirlo nel nuovo studio, il team guidato da Carlos Bustamante di Stanford ha utilizzato per la prima volta la mappatura dell'associazione dell'intero genoma per identificare una regione contenente la mutazione del colore blu. Quella regione conteneva diversi geni, quindi non era ancora chiaro chi di loro fosse il responsabile.

Per restringere ulteriormente il campo, i ricercatori hanno sequenziato il DNA di 234 pappagallini, 105 dei quali blu. Hanno anche sequenziato 15 esemplari museali dall'Australia. Questi studi hanno indicato un singolo gene mutato (MuPKS) che codifica per un enzima poco noto della polichetide sintasi negli uccelli blu.

In un altro esperimento chiave, i ricercatori hanno confrontato l'espressione genica di piume di pappagallini verdi e gialli rispetto a quelli blu. Questi studi hanno mostrato che MuPKS era altamente espresso negli uccelli di entrambe le varietà di colore, ma che c'era una singola sostituzione amminoacidica in corrispondenza di un residuo conservato nei pappagallini blu.

I ricercatori hanno poi clonato il gene MuPKS e lo hanno inserito nel lievito per scoprire se il lievito avrebbe iniziato a produrre pigmenti gialli. E lo hanno fatto.

I ricercatori affermano che è stata una sorpresa scoprire che una mutazione in MuPKS provoca un cambiamento di colore così evidente. Questo perché geni simili si trovano in quasi tutti gli uccelli. La differenza è che gli uccelli al di fuori della famiglia dei pappagalli, come polli e corvi, non esprimono l'enzima nelle loro piume. Di conseguenza, non sono gialli. Questa scoperta suggerisce che il cambiamento evolutivo chiave che ha portato ai colori brillanti del pappagallo è stato il modello di espressione genica.

"Presumibilmente il gene ha qualche funzione nei non pappagalli oltre alla pigmentazione, ma non sappiamo cosa potrebbe essere, " disse Cook.

Un'altra sorpresa per i ricercatori è stata che l'enzima è stato espresso maggiormente in una porzione della piuma che muore una volta che la piuma è completamente formata. Suggerisce che quelle cellule devono produrre il colore e depositarlo nelle cellule vicine prima di morire.

Il colore gioca un ruolo importante nel modo in cui gli uccelli interagiscono tra loro, compreso il modo in cui scelgono i compagni. I ricercatori affermano che mentre apprendono di più su come questi enzimi sono controllati, i risultati potrebbero essere applicati a molti pappagalli in tutto il mondo, dalle roselle cremisi australiane ai pappagalli scavatori dell'Argentina.

"Sarebbe interessante vedere quali tipi di cambiamenti a livello del DNA sono alla base delle differenze di colorazione all'interno e tra le diverse specie di pappagalli, " disse Cook.