Утконосы (Ornithorhynchus anatinus) — сумчатые водоплавающие с телом как у бобра и клювом как у утки. Внешний вид далеко не единственная странная особенность этих австралийских млекопитающих. Они также откладывают яйца, имеют ядовитые шпоры, чувствуют электричество, светятся в ультрафиолетовом свете и содержат в пять раз больше половых хромосом, чем большинство животных.
Однако, как выяснилось, это еще далеко не все. Новое исследование, опубликованное в журнале Biology Letters, показало, что волоски густого темно-коричневого меха утконосов содержат меланосомы с совершенно уникальной, ранее невиданной ни у одного позвоночного структурой.
Меланосомы — это органеллы (компоненты клетки), которые присутствуют в меланоцитах, специализированных клетках кожи, вырабатывающих пигмент меланин. Этот пигмент определяет окраску кожи, глаз, волос, меха, перьев. Функция меланосом состоит в синтезе, хранении и транспортировке меланина в другой тип клеток кожи — кератиноциты.
У разных видов структура меланосом варьируется. Меланосомы могут быть сферической, вытянутой, стержнеобразной или уплощенной формы, а также сплошными или полыми внутри.
У млекопитающих меланосомы сплошные, а полые до сих пор встречались только у некоторых видов птиц с яркой окраской и радужным свечением перьев. При этом полые меланосомы всегда сочетаются с удлиненной, стержнеобразной либо уплощенной формой. Такие меланосомы организованы в наноструктуры, благодаря чему создается яркий, радужный, переливающийся эффект в бородках перьев.
Биологи из Гентского университета (Бельгия), работая над созданием базы данных меланосом млекопитающих, обнаружили, что у утконосов меланосомы полые, как у некоторых птиц, но при этом имеют не вытянутую, а сферическую форму. Такое неожиданное сочетание не встретилось ученым ни у одного позвоночного, исследованного ими до сих пор (126 видов, 103 рода), включая других яйцекладущих млекопитающих — ехидн.
Меланосомы производят два основных типа меланина: эумеланин или феомеланин. Эумеланин отвечает за черные, серые и темно-коричневые цвета, а феомеланин — за рыжеватые, красные, оранжевые, желтые оттенки.
Форма меланосом у млекопитающих тесно связана с цветом и обычно определяется химическим составом меланина: в рыжих и оранжевых волосках больше сферических меланосом, чем в черных и темно-коричневых.
У утконосов полые, сферические меланосомы не придают меху ни радужного свечения или ярких цветов, ни рыжего или оранжевого оттенка, а окрашивают его исключительно в темно-коричневый цвет, что делает их еще уникальнее. Исследователям пока не ясно, богаты ли они феомеланином, что соответствует их форме, или эумеланином, что соответствует их цвету.
Загадкой остается также то, как и зачем утконосы приобрели столь странные меланосомы в процессе эволюции. Исследователи предположили, что утконосы и ехидны унаследовали полые меланосомы от общего предка млекопитающих и птиц, но ехидны могли позже утратить их.
Согласно этой гипотезе, предки утконоса и ехидны вели водный образ жизни, а полые меланосомы могли быть адаптацией к нему, способствуя теплоизоляции. Когда ехидны начали жить на суше, полые меланосомы им больше не понадобились, но у утконосов они сохранились. Однако в таком случае неясно, почему полые меланосомы отсутствуют у других водных млекопитающих.
Помимо полых меланосом, утконос разделяет с птицами и другие признаки: например, способность откладывать яйца. «Удивительно, что спустя более 200 лет после описания утконоса как чего-то среднего между птицей и млекопитающим мы обнаружили дополнительное сходство между утконосом и птицами», — заключили исследователи.