چرا طوطی‌ ها رنگارنگ هستند؟

طوطی‌ها از رنگارنگ‌ترین موجودات زمین هستند، اما توضیح علت این مسئله از دهه‌ها پیش برای دانشمندان به شکل معما باقی مانده بود. اکنون، گروهی از پژوهشگران در مطالعه‌ای جدید، موفق به کشف سازوکار زیستی ویژه‌ای شده‌اند که باعث ایجاد رنگ‌های قرمز، زرد و سبز درخشان در پرهای این پرندگان می‌شود.

به گزارش زومیت، مطالعه‌ی جدید که در مجله ساینس منتشر شده، با تحلیل دقیق پرهای در حال رشد طوطی‌ها نشان می‌دهد که راز رنگ‌های شاد، در تغییر شیمیایی ساده‌ای نهفته است که شاید در دنیای دیگر جانوران هم به خلق رنگ‌های متنوع کمک کرده باشد. تغییر به مولکول رنگدانه‌ای اختصاصی در طوطی‌ها مربوط می‌شود که این پرندگان، از توانایی تنظیم و تغییر آن برخوردار هستند.

خوان نیگرو، زیست‌شناس تکاملی در ایستگاه زیستی دونانا می‌گوید: «مطالعه مهم و تأثیرگذار است. ما از تماشای هزاران رنگ مختلف پرندگان لذت می‌بریم، اما اطلاعات کمی درباره‌ی نحوه‌ی شکل‌گیری تنوع رنگی داریم.»

بیشتر پرندگان رنگدانه‌های خود را از مواد غذایی جذب می‌کنند

بسیاری از رنگ‌های پرندگان، مانند رنگ آبی، از نحوه‌ی انعکاس نور بر سطح پرها که ساختار نانومتری دارند، ایجاد می‌شود. اما بیشتر رنگ‌های دیگر از رنگدانه‌هایی مثل کاروتنوئیدها به‌دست می‌آیند. بدین معنی که اغلب پرندگان رنگدانه‌های خود را تولید نمی‌کنند، بلکه آن‌ها را از مواد غذایی جذب می‌کنند. برای مثال، فلامینگوها رنگ صورتی خود را با خوردن میگو به‌دست می‌آورند.

اما طوطی‌ها متفاوت هستند. آن‌ها در مراحل اولیه‌ی تکاملشان، آنزیمی را در پرهای در حال رشدشان به کار گرفتند که به تولید رنگدانه‌ای منحصربه‌فرد به نام «پسیتاکوفولوین» می‌پردازد. طوطی‌ها این رنگدانه را به گونه‌ای تغییر می‌دهند که رنگ‌های قرمز و زرد را پدید آورد. رنگ سبز نیز زمانی ایجاد می‌شود که پرهای زرد با ساختارهای نانو تولیدکننده رنگ آبی ترکیب شوند.

رابرتو آربوره، زیست‌شناس تکاملی از دانشگاه پورتو و یکی از نویسندگان مطالعه، می‌گوید: «این نمونه‌ای استثنایی از نوآوری تکاملی است.» او توضیح می‌دهد که توانایی تولید و تغییر رنگ پرها به طوطی‌ها امکان می‌دهد تا کنترل بیشتری بر پیام‌هایی که برای جذب جفت و ارتباط با سایر طوطی‌ها ارسال می‌کنند، داشته باشند.

مطالعه بر روی دو گونه‌ی زرد و قرمز از شهدطوطی تیره، به تیم کمک کرد تا اطلاعات بسیاری در مورد رنگدانه‌های طوطی‌ها کسب کنند.

بااین‌حال، هنوز مشخص نبود که چرا برخی پسیتاکوفولوین‌ها، پرها را قرمز و برخی دیگر زرد می‌کنند. نقطه عطف پژوهش، زمانی بود که یاندریچ برژچا، زیست‌شناس تکاملی از دانشگاه چارلز و همکارانش، به بررسی ترکیب شیمیایی دقیق پسیتاکوفولوین‌ها پرداختند. نام پسیتاکوفولوین از کلمات لاتین به معنای «طوطی» و «زرد» گرفته شده است. دانشمندان از قبل می‌دانستند که این رنگدانه‌ها از زنجیره‌هایی با طول‌های متفاوت از اتم‌های کربن، تشکیل شده‌اند.

نحوه پایان زنجیره‌هایی با طول‌های متفاوت از اتم‌های کربن، رنگ تولیدشده را تعیین می‌کند

تیم پژوهشگران کشف کردند که نحوه‌ی پایان‌یافتن زنجیره‌هایی با طول‌های متفاوت از اتم‌های کربن، رنگ تولیدشده را تعیین می‌کند. برای مثال، وقتی زنجیره با گروه شیمیایی آلدئید پایان می‌یابد که شامل یک اتم اکسیژن و یک اتم هیدروژن متصل به کربن است، پرها قرمز می‌شوند. اما اگر گروه کربوکسیل جایگزین آلدئید شود، رنگ پرها زرد خواهد شد. آربوره این یافته را به عنوان تغییری شیمیایی و نسبتاً ساده توصیف می‌کند.

تیم پژوهشگران با مطالعه روی دو گونه‌ی زرد و قرمز از شهدطوطی تیره (Pseudeos fuscata)، در نهایت موفق به شناسایی ژنی شدند که در رنگ‌آمیزی این پرندگان و خویشاوندان آن‌ها، نقشی اساسی را ایفا می‌کند. این ژن، آنزیمی را کدگذاری می‌کند که با تبدیل آلدئید به کربوکسیل، رنگدانه‌ی قرمز پیش‌فرض را به رنگ زرد تبدیل می‌کند. هرچه تولید آنزیم بیشتر باشد، پرها زردتر می‌شوند.

به گفته‌ی کیث گوردون، شیمی‌دان در دانشگاه اوتاگو، مطالعه نشان می‌دهد که «طبیعت اغلب با واکنش‌هایی بسیار ساده، تغییرات بزرگی را رقم می‌زند». او احتمال می‌دهد که در دیگر پرندگان نیز رنگ‌های قرمز و زرد با سازوکارهای ژنتیکی مشابهی ایجاد شوند، حتی اگر پرندگان رنگدانه‌های خاص طوطی‌ها را نداشته باشند.

مری کاس‌ول استودارد، زیست‌شناس تکاملی از دانشگاه پرینستون، معتقد است که همین سادگی باعث می‌شود در شاخه‌ی تکاملی طوطی‌ها، رنگ گونه‌های جدید به راحتی میان رنگ‌های زرد، سبز و قرمز تغییر کند. او این فرآیند را «روشی بسیار مؤثر و چندمنظوره برای تولید رنگ» می‌نامد.

بااین‌حال، ریچارد پرام، متخصص رنگ‌های پرندگان از دانشگاه ییل، تأکید می‌کند که این مطالعه پایان داستان نیست. او می‌گوید رنگدانه‌ها، در سلول‌های خاصی تولید می‌شوند که در تشکیل پر نقش دارند، اما هنوز دقیقاً مشخص نیست رنگ‌ها در کدام سلول‌ها و در کدام مرحله از رشد، تعیین می‌شوند. همچنین هنوز مشخص نشده است که چرا رنگ‌های درخشان در طول تکامل طوطی‌ها ظاهر شده‌اند. او می‌گوید: «این مسئله همچنان بسیار پیچیده است.»