Un gene per la visione del colore rosso che ha avuto origine nel lignaggio dei rettili intorno a 250 milioni di anni fa, ha donato le brillanti piume rosse agli uccelli e 'dipinto' di rosso le guance delle tartarughe che vediamo oggi, e potrebbe essere la prova che i dinosauri potevano vedere un maggior numero di tonalità di rosso, come gli uccelli loro discendenti - e forse mostravano anche una pigmentazione più rossa di quanto si pensasse.
All'inizio di quest'anno, gli scienziati hanno usato i diamanti mandarini per individuare il gene che consente agli uccelli di produrre e visualizzare il colore rosso.
Ora, un nuovo studio mostra che lo stesso 'gene rosso' si trova anche nelle tartarughe, che condividono un antico antenato comune con gli uccelli. Entrambi condividono un antenato comune con i dinosauri.
Il gene, chiamato CYP2J19, permette a uccelli e tartarughe di convertire i pigmenti gialli della loro dieta in rosso, che poi utilizzano per aumentare la visione dei colori nello spettro del rosso attraverso le goccioline di olio rosso nelle loro retine.
Uccelli e tartarughe sono i soli Tetrapodi oggi esistenti, o vertebrati terrestri, che hanno queste goccioline di olio rosso nella retina. In alcuni uccelli e poche specie di tartarughe, il pigmento rosso prodotto dal gene viene utilizzato anche per colorare l'esterno: becchi e piume rossi, o macchie sul collo e cerchi sui gusci che si vedono in specie come la testuggine palustre dipinta.
Gli scienziati hanno estratto i dati genetici di varie specie di uccelli e rettili per ricostruire una storia evolutiva del gene CYP2J19, e hanno scoperto che essa risale a centinaia di milioni di anni nella linea genetica antica degli Archelosauria - il lignaggio ancestrale di tartarughe, uccelli e dinosauri .
I risultati, pubblicati negli Atti del giornale della Royal Society B, forniscono la prova che il 'gene rosso' abbia avuto origine circa 250 milioni di anni fa, anticipando la scissione del lignaggio delle tartarughe dalla linea Archosauria, e corre dritto verso l'evoluzione di tartarughe e uccelli.
Gli scienziati dicono che, dato che i dinosauri si sono divisi da questo lignaggio dopo le tartarughe, ed erano strettamente correlati agli uccelli, questo rafforza la teoria secondo la quale i dinosauri avrebbero portato il gene CYP2J19, e che avevano una 'visione del rosso' migliore grazie all'olio nella retina.
Questo può aver determinato in alcuni dinosauri la produzione di questo pigmento rosso brillante per la pigmentazione così come la visione migliorata del colore, come si vede in alcuni uccelli e tartarughe di oggi, anche se i ricercatori dicono che questo è più speculativo.
"Questi risultati sono la prova che il gene rosso ha avuto origine nel lignaggio degli Archelosauria per la produzione del pigmento utile per la visione dei colori, e molto più tardi si è sviluppato in modo indipendente distribuendosi in entrambi i rami, uccelli e tartarughe, e si rende evidente nelle piume rosse e nei gusci colorati di alcune specie di tartaruga, passando da vedere meglio il rosso ad essere rossi", dice l'autore senior Dr Nick Mundy, della University of Cambridge's Department of Zoology.
"Questo arrossamento esterno è stato spesso selezionato sessualmente come 'onesto segnale' di genuina notevole qualità in un compagno," dice.
La ricerca precedente sui diamanti mandarini ha mostrato un possibile legame tra becchi rossi e la capacità di scomporre le tossine nel corpo, suggerendo che i colori esterni rossi sono segnali di alta qualità fisiologica dell'esemplare, e non vi sono prove che la colorazione nelle tartarughe dalle orecchie rosse sia legato anche alla segnalazione di qualità.
"L'eccellente visione dello spettro rosso fornito dal gene CYP2J19 aiuterebbe le femmine degli uccelli e delle tartarughe a scegliere i maschi dalla brillante pigmentazione rossa", dice HANLU Twyman, il dottorando che anche è l'autore principale del lavoro.
La struttura della retina negli occhi degli animali include fotorecettori a forma di cono. A differenza dei mammiferi, i coni della retina di uccelli e tartarughe contengono una serie di goccioline di olio dai colori vivaci, tra cui verde, giallo e rosso.
Queste goccioline di olio funzionano in modo simile ai filtri su un obiettivo fotografico. "Filtrando la luce in entrata, le goccioline di olio portano ad una maggiore separazione della gamma di lunghezze d'onda cui ogni cono risponde, creando una sensibilità molto maggiore al colore", spiega Mundy.
"Gli esseri umani possono distinguere tra alcune tonalità di colore rosso come lo scarlatto e il cremisi. Tuttavia, gli uccelli e le tartarughe possono vedere una serie di rossi intermedi tra queste due tonalità. Il nostro lavoro suggerisce che i dinosauri avrebbero avuto anch'essi questa capacità di vedere un vasto spettro di rossi,".
Per centinaia di millenni di evoluzione, il gene CYP2J19 è stato distribuito in modo indipendente per generare i pigmenti rossi nei rivestimenti esterni di alcune specie di uccelli e poche specie di tartarughe. Gli scienziati dicono che i loro dati indicano che la possibilità che CYP2J19 fosse responsabile della colorazione rossa nei dinosauri sarebbe stata anche possibile.
Il lignaggio ancestrale che ha portato a lucertole e serpenti si divise dalla linea degli Archosauri prima delle tartarughe, e, come i risultati suggeriscono, prima dell'origine del gene rosso. Questi rettili possono avere o meno delle goccioline di olio sulla retina, ma nel caso hanno solo quelle gialle e verdi, ma non le rosse.
Tuttavia, il lignaggio dei coccodrilli che si è diviso dalla linea Archelosauria dopo le tartarughe, sembra aver perso il gene CYP2J19, e non ha goccioline di olio di nessun colore nei propri coni retinici.
Mundy dice che ci sono alcune prove che le goccioline di olio siano andate perse nelle retine di specie che furono prevalentemente notturne per lunghi periodi del loro passato genetico, e che questa ipotesi si adatta ai mammiferi e ai serpenti, e può anche essere il caso dei coccodrilli.
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