Для большинства животных окраска кожи или шерсти играет важную роль — помогает маскироваться, отпугивать врагов, регулировать теплообмен или находить пару. Яркие цвета и узоры на коже маисового полоза Pantherophis guttatus появляются благодаря особым клеткам — хроматофорам. Эти клетки содержат пигменты или мельчайшие кристаллы, которые отражают свет. Хроматофоры есть у многих животных, но именно их расположение и организация создают уникальные рисунки на коже змей.
У большинства маисовых полозов на оранжевой спине — красные пятна, обведенные черной каймой, а на брюхе — черно-белая клетчатая сетка. Однако среди этих змей встречаются и другие варианты, например, когда некоторые особи могут быть окрашены в розовые, желтые или даже серебристые тона и иметь самые разные узоры. Среди наиболее известных морф — Motley и Stripe. У первых пятна сливаются в дорожки, а у вторых спину пересекают сплошные полосы.
Чтобы разобраться, что заставляет клетки кожи складываться в такие разные рисунки, ученые Женевского университета скрестили змей с разными типами окраски и проанализировали их потомство, сообщает Genomebiology. Выяснилось, что за это отвечает один и тот же ген CLCN2, кодирующий белок, который образует канал для ионов хлора в клеточной мембране. Движение ионов хлора через мембрану создает электрический потенциал между внутренней и внешней частью клетки, что позволяет передавать клеточные сигналы.
У морф Motley изменения в узоре связаны с пониженной активностью гена — белок работает, но слабее обычного. А у змей Stripe в сам ген встраивается небольшой фрагмент чужой ДНК, транспозон, и делает белок нефункциональным. Из-за этого пигментные клетки, хроматофоры, не могут формировать обычные пятна и выстраиваются в полосы.
Что особенно интересно, у людей и мышей CLCN2 важен для работы мозга, и его мутации вызывают тяжелые заболевания, например, лейкоэнцефалопатию. Однако у змей нарушение работы гена, похоже, ограничивается только изменением окраски — без влияния на поведение или здоровье.
Изучая эмбрионы кукурузных полозов, ученые обнаружили, что CLCN2 активно работает не только в мозге, но и в хроматофорах на ранних стадиях развития. При нормальной работе гена клетки собираются в пятна, при мутации — выстраиваются в полосы.
Ученые планируют продолжать расшифровывать клеточные механизмы, которые приводят к впечатляющему разнообразию окрасок у рептилий.
Ранее генетики раскрыли происхождение рыжего окраса у кошек.
