Ученые узнали, почему детеныши «леопардовой» ящерицы меняют полоски на пятна

Механизм, стоящий за сменой полосок на пятна, раскрыли ученые из Лаборатории искусственной и естественной эволюции факультета генетики и эволюции Женевского университета (Швейцария). Оказалось, что переход обусловлен взаимодействием различных пигментных клеток. Научную работу, позволяющую по-новому взглянуть на биологию пигментации у рептилий, опубликовал журнал Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Разнообразие расцветки и узоров на коже рептилий обеспечивают хроматофоры — специальные пигментсодержащие или светоотражающие клетки. Так, меланофоры отвечают за черный и коричневый цвета, ксантофоры — за красный или желтый, а иридофоры, содержащие кристаллы азотистого основания (гуанина), придают характерный «металлический» блеск.

В зависимости от распределения этих хроматофоров в коже появляются разные рисунки и цвета. У большинства видов окрас формируется в период эмбрионального развития и остается стабильным на протяжении жизни. Однако есть исключения. Одно из них — пятнистый леопардовый эублефар, обитающий в Индии, Пакистане и Афганистане.

Эти распространенные террариумные ящерицы, которые могут вырастать примерно до 20 сантиметров в длину, в начале жизни имеют окраску в виде чередующихся белых, черных или темно-коричневых и желтых полос. Однако у взрослых эублефаров расцветка меняется на пятнистую.

Чтобы разобраться, как происходит эта трансформация, швейцарские специалисты проанализировали распределение цветообразующих клеток в коже ящериц на разных возрастных этапах. Для исследований использовали животных из питомника при лаборатории и образцы их тканей. Их изучили с помощью фотоснимков высокого разрешения, цифрового микроскопа и просвечивающего электронного микроскопа (transmission electron microscope, TEM), а также рамановской спектроскопии и других передовых методик.

В результате выяснилось, что в коже молодых особей присутствовали все три упомянутых типа хроматофоров. Но по прошествии нескольких месяцев иридофоры исчезали, что совпадало с переходом от полос к пятнам.

Также ученые рассмотрели еще одну особенность леопардовых эублефаров. Как и многие другие ящерицы, они умеют заново отращивать хвост, потерянный, например, в результате нападения хищника. Однако, независимо о возраста, новый хвост всегда покрыт пятнами, а не полосками. Исследование образцов с отросших хвостов показало: в них тоже нет иридофоров, что подтвердило связь пятнистости с отсутствием в коже этого класса хроматофоров.

Сделанные открытия побудили авторов исследования изучить отдельные мутантные формы пятнистых эублефаров с разной окраской. Морфы под названием Mack Super Snow рождаются с темной кожей без полос, но их взрослые особи, как и разновидности без мутации, покрываются пятнами. В коже детенышей Mack Super Snow ученые обнаружили только меланофоры, а иридофоров и ксантофоров в ней не оказалось.

С помощью генетического анализа исследователи также выявили мутацию в гене PAX7, который обычно экспрессируется в иридофорах и ксантофорах. Исходя из этого, биологи предположили, что ген PAX7 играет ключевую роль в дифференциации двух типов хроматофоров, наличие которых не требуется для появления пятен у «леопардовых» ящериц.

«Мы полагаем, что именно взаимодействие меланофоров и иридофоров обеспечивает полосатый рисунок кожи у молодняка и что меланофоры могут образовывать пятна без участия других хроматофоров. Наше исследование позволяет лучше понять регуляторные механизмы, которые управляют пигментацией кожи пятнистых эублефаров, а в более широком смысле — отвечают за формирование цветовых узоров у рептилий в целом», — заключила ведущий автор исследования Атанасия Цика (Athanasia Tzika).