เส้นทางการส่งสัญญาณระดับโมเลกุลเป็นระบบการสื่อสารที่ส่งข้อความภายในและระหว่างเซลล์ จากการศึกษาใหม่โดยนักวิทยาศาสตร์มหาวิทยาลัยเจนีวายับยั้งระบบดังกล่าวหนึ่งระบบเรียกว่าทางเดินของ Sonic Hedgehog (SHH) การพัฒนาขนนกในไก่อย่างรุนแรง
Cooper & Milinkovitch แสดงให้เห็นว่าการฉีดเข้าเส้นเลือดดำของ Sonidegib ซึ่งเป็นตัวยับยั้งทางเดิน SHH ที่มีศักยภาพในวันที่ตัวอ่อนวันที่ 9 (E9) สร้างโดเมนลายทางชั่วคราว (แทนที่จะเป็นจุด) ของการแสดงออกของ SHH ในผิวหนัง เครดิตภาพ: Fabrice Berger & Michel Milinkovitch
ขนนกเป็นอวัยวะที่สลับซับซ้อนซึ่งรูปแบบแตกต่างกันอย่างมากในสายพันธุ์และพื้นที่ของร่างกายและระหว่างระยะเวลาของเด็กและเยาวชน
การทำความเข้าใจทั้งกลไกการพัฒนาและวิวัฒนาการที่สนับสนุนความหลากหลายทางสัณฐานวิทยานี้มีนักชีววิทยาที่หลงใหลมานาน
ความซับซ้อนทางสัณฐานวิทยาของขนนกทำให้พวกเขาเป็นแบบอย่างที่ดีสำหรับการตรวจสอบการลวดลายของตัวอ่อน
โดยเฉพาะอย่างยิ่งทางเดิน SHH เป็นสื่อกลางที่สำคัญของขนนกและการแตกแขนง
อย่างไรก็ตามการทำงานอย่างไร้ประโยชน์หลักฐานเกี่ยวกับบทบาทของมันในระหว่างการพัฒนาขนนกยังคงมี จำกัด
เพื่อเติมเต็มช่องว่างความรู้นี้นักวิจัยของมหาวิทยาลัยเจนีวา Rory Cooper และ Michel Milinkovitch ใช้การถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์เรืองแสงแผ่นแสงเพื่อศึกษารูปแบบปกติของขนนกตัวอ่อนและรูปร่างของพวกเขาพัฒนา
พวกเขายังใช้การฉีดเข้าเส้นเลือดดำที่แม่นยำของ sonidegib เพื่อยับยั้งการส่งสัญญาณทางเดิน SHH ในระหว่างการพัฒนาขนนกในวันที่ตัวอ่อนวันที่ 9 ซึ่งนำหน้าเฟเธอร์-พัดบนปีก
การรักษานี้ได้รับการปรับเปลี่ยนการแสดงออกของ SHH ชั่วคราวเพื่อผลิตโดเมนลายทางแทนจุดบนผิวหนังหยุดการพัฒนาขนนกชั่วคราวและส่งผลให้ตาขนนกที่ไม่ได้รับการกระจายและไม่ได้รับการผสมผสาน-คล้ายกับขนนกโปรโต-จนถึงวันที่ 14
แม้ว่าการพัฒนาขนนกจะหายไปบางส่วนในภายหลังในระหว่างการพัฒนา แต่ไก่ที่ได้รับการบำบัดด้วย sonidegib ที่ฟักไข่แสดงบริเวณที่เปลือยเปล่าของผิวด้วยรูขุมขนที่ถูกรบกวน
อย่างน่าทึ่งรูขุมขนเหล่านี้ได้รับการเปิดใช้งานอีกครั้งในเวลาเจ็ดสัปดาห์หลังการฟักไข่โดยเน้นความทนทานของการลวดลายขนนกเป็นกระบวนการพัฒนา
โดยรวมแล้วการศึกษาให้หลักฐานการทำงานที่ครอบคลุมสำหรับบทบาทของทางเดิน SHH ในการพัฒนาขนนกในไก่ซึ่งสนับสนุนความคิดที่ว่าการส่งสัญญาณ SHH ที่ปรับเปลี่ยนได้มีส่วนทำให้เกิดการกระจายความหลากหลายของขนนกและอวัยวะผิวอื่น ๆ เช่นเกล็ดเท้า
การศึกษายังแสดงให้เห็นถึงความสำคัญของอย่างไร้ประโยชน์การทดลองเพื่อรับความเข้าใจที่ครอบคลุมเกี่ยวกับระบบการพัฒนา
“ เนื่องจากทางเดิน SHH มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาขนนกเราจึงต้องการสังเกตว่าเกิดอะไรขึ้นเมื่อถูกยับยั้ง” ดร. คูเปอร์กล่าว
“ โดยการฉีดโมเลกุลที่บล็อกเส้นทางการส่งสัญญาณของ SHH ในวันที่ 9 ของการพัฒนาตัวอ่อน-ก่อนที่ขนนกจะปรากฏขึ้นบนปีก-เราสังเกตเห็นการก่อตัวของตาที่ไม่ได้รับการกระจาย
“ อย่างไรก็ตามจากวันที่ 14 ของการพัฒนาของตัวอ่อนขนนก morphogenesis บางส่วนหายไปบางส่วน”
“ ยิ่งไปกว่านั้นแม้ว่าลูกไก่จะฟักด้วยแพทช์ของผิวเปลือยเปล่า แต่รูขุมขนใต้ผิวหนังที่อยู่เฉยๆก็ถูกเปิดใช้งานอย่างอิสระในที่สุดก็ผลิตไก่ที่มีขนนกปกติ”
“ การทดลองของเราแสดงให้เห็นว่าในขณะที่การรบกวนชั่วคราวในการพัฒนาเครื่องชั่งเท้าสามารถเปลี่ยนพวกเขาให้เป็นขนนกได้อย่างถาวร
“ เห็นได้ชัดว่าในช่วงวิวัฒนาการเครือข่ายของยีนที่มีปฏิสัมพันธ์มีความแข็งแกร่งอย่างมากทำให้มั่นใจได้ว่าการพัฒนาที่เหมาะสมแม้ภายใต้การก่อกวนทางพันธุกรรมหรือสิ่งแวดล้อมที่สำคัญ”
“ ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ในตอนนี้คือการเข้าใจว่าปฏิสัมพันธ์ทางพันธุกรรมมีวิวัฒนาการอย่างไรเพื่อให้เกิดการเกิดขึ้นของนวนิยายทางสัณฐานวิทยาเช่นขนนกโปรโตได้”
ที่ศึกษาเผยแพร่ออนไลน์วันนี้ในวารสารชีววิทยา PLOS-
-
RL Cooper & MC Milinkovitch 2025.อย่างไร้ประโยชน์Sonic Hedgehog Pathway antagonism ส่งผลให้เกิดโครงสร้างเหมือนขนนกโปรโต-ขนนกชั่วคราวในไก่PLOS BIOL23 (3): E3003061; ดอย: 10.1371/journal.pbio.3003061
