Vögel besitzen einzigartige Hautanhängsel, sogenannte Federn, die aus der äußersten Schicht der Hautzellen stammen. Federn sind für verschiedene Funktionen wichtig, etwa für den Flug, die Temperaturregulierung, den Schutz vor äußeren Reizen und das Paarungsverhalten. Die geschlechtsspezifische Entwicklung der Federn bei Vögeln und die lebendigen Federmuster, die Männchen von Weibchen unterscheiden, auch Sexualdimorphismus genannt, haben das Interesse der globalen Forschungsgemeinschaft geweckt.
Frühere wissenschaftliche Berichte haben die Rolle von Östrogen und Schilddrüsenhormonen bei der Bildung von Federn in Verbindung gebracht. Die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen und die Beziehung zwischen den beiden Hormonen sind jedoch weiterhin unbekannt. Um Licht auf das hormonelle Zusammenspiel zu werfen, das dem Geschlechtsdimorphismus von Hühnerfedern zugrunde liegt, hat ein Forscherteam aus Japan nun eine Reihe fortschrittlicher, innovativer genetischer Expressionsexperimente durchgeführt.
Das Forschungsteam wurde von Professor Sakae Takeuchi von der Graduate School of Environmental, Life, Natural Science and Technology der Universität Okayama, Japan, geleitet und von Hibiki Fukuchi, einem Doktoranden, tatkräftig unterstützt. Student an der Graduate School of Environmental, Life, Natural Science and Technology, Universität Okayama, Japan. Ihre Ergebnisse wurden in veröffentlicht Allgemeine und vergleichende Endokrinologie am 1. Oktober 2024.
Über die Motivation hinter dieser Studie sagt Prof. Takeuchi: „Melanozyten-stimulierendes Hormon (MSH), das vom Zwischenlappen der Hypophyse ausgeschüttet wird, reguliert die Körperfarbe bei den meisten Wirbeltieren. Es wird jedoch angenommen, dass Vögeln aufgrund dieses Mangels MSH fehlt.“ das Fehlen des Zwischenlappens. Unser Forschungsteam hat dokumentiert und gezeigt, dass Vögel MSH produzieren und nutzen, um die Entwicklung von Federn zu regulieren.
Zunächst verabreichten die Forscher männlichen Hühnern Östrogen (E2)-Kapseln, was bei den mit E2 behandelten Männchen die Bildung weiblicher Federn mit dem deutlichen Vorhandensein von Barteln hervorrief. Darüber hinaus untersuchten sie die Rolle des Schilddrüsenhormon-Aktivierungs-/Inaktivierungssystems beim sexuellen Dimorphismus, der in Sattelfedern beobachtet wird.
Zu diesem Zweck verwendeten Takeuchi und seine Kollegen die RT-PCR-Analyse, um die Expression spezifischer Gene zu untersuchen, beispielsweise DIO2 (Typ-2-Deiodinase) – ein Schilddrüsenhormonaktivator, und DIO3 (Typ-3-Deiodinase) – ein Schilddrüsenhormoninaktivator aus der RNA (Ribonukleinsäure) regenerierter Federfollikel. Darüber hinaus wurde auch die Expression von BlSK1 (Barbule-spezifisches Keratin 1), einem Barbule-spezifischen Marker, und ASIP (Aguti-Signalprotein), einem Rot-/Gelb-Melanin-Induktor, beobachtet.
Die Ergebnisse zeigten, dass die E2-Behandlung die Expression von DIO3 und ASIP unterdrückte, während sie gleichzeitig die Expression von BlSK1 stimulierte und somit die gesamte Fransenstruktur und Färbung der Federn beeinflusste. Schließlich untersuchten die Forscher die Auswirkungen der Schilddrüse auf den Sexualdimorphismus durch die Verabreichung von Thyroxin (T4) und Trijodthyronin (T3).
Sie fanden heraus, dass die Verabreichung von T4 bei Hühnern die Expression von BlSK1 und POMC (Proopiomelanocortin) erhöhte, einem Vorläufer von MSH, der schwarz/braunes Melanin induziert, was zu einfarbig schwarzen Federn führt. Die Behandlung kultivierter Pulpazellen (isoliert aus Flügelfedern) mit T3 führte zu einer erhöhten Expression von POMC.
Prof. Takeuchi sagt: „Durch das Verständnis des sexuellen Dimorphismus und der Geschlechtsunterschiede, die durch Hormone verursacht werden, haben wir nicht nur versucht, unser Verständnis der biologischen Vielfalt zu verbessern, sondern auch zu einer Gesellschaft beizutragen, die sexueller und sexueller Natur integrativer und akzeptierter ist.“ Geschlechterminderheiten.“ Es versteht sich von selbst, dass dieses Verständnis Empathie fördert und den sozialen Zusammenhalt fördert, was der Gesellschaft insgesamt zugute kommt, indem es zu mehr Toleranz und Verständnis für Vielfalt fördert.
Zusammenfassend offenbaren diese Ergebnisse die hormonabhängigen molekularen Mechanismen, die den sexuellen Dimorphismus in Hühnerfedern verursachen, und unterstreichen außerdem die kulturelle Bedeutung, die Hühnern in der japanischen Gesellschaft seit der Antike beigemessen wird.
Weitere Informationen:
Li You et al, Revisiting the hormonelle Kontrolle des sexuellen Dimorphismus in Hühnerfedern, Allgemeine und vergleichende Endokrinologie (2024). DOI: 10.1016/j.ygcen.2024.114601