Иногда имя — это просто имя. Возьмем, к примеру, медведей. В Йеллоустонском национальном парке черных медведей больше, чем их кузенов коричневатого цвета гризли, а в прибрежных районах Тихоокеанского северо-запада, если кто-то говорит «бурый медведь», они имеют в виду медведя гризли. Но не все бурые медведи — гризли.
Американские черные медведи (Ursus americanus), которые, по логике вещей, должны быть черными, на самом деле бывают разных цветов, включая коричневый (также известный как коричный), светлый или голубовато-серый. У других есть пальто, которые представляют собой смесь нескольких цветов. Итак, как отличить Ursus americanus цвета корицы от его коричневого (гризли) кузена Ursus arctos? Различия в форме и размерах тела могут быть незначительными. Одна из гипотез коричного цвета Ursus americanus состоит в том, что он имитирует внешний вид медведя гризли , помогая в маскировке или защите.
Теперь исследователи из HudsonAlpha, Университета Мемфиса и Университета Пенсильвании обнаружили, что вызывает цвет корицы, что проливает свет на эту путаницу цветов. Работа опубликована в журнале Current Biology .
Вариант гена, ответственный за коричного морфа черного медведя
Эмили Пакетт, доктор философии, доцент биологических наук в Университете Мемфиса, посвятила свою карьеру изучению эволюции и генетики медведей. С помощью партнеров из государственных, провинциальных и федеральных агентств по охране дикой природы она собрала сотни образцов ДНК и шерсти североамериканских медведей. Она объединилась с Грегом Баршем, доктором медицинских наук, научным сотрудником HudsonAlpha и экспертом по пигментации животных, чтобы выяснить, почему черные медведи не всегда черные.
У млекопитающих пигмент вырабатывается клетками кожи, называемыми меланоцитами. Существует два типа меланина: эумеланин черного или коричневого цвета и феомеланин красного или желтого цвета. Общепризнано, что генетическая изменчивость биосинтеза меланина приводит к различиям в цвете волос, глаз и кожи. Изучая фотографии медведей и химически анализируя их соответствующие образцы волос , команда определила, что у черных медведей цвета корицы снижено количество эумеланина, как и у медведей гризли .
Анализ последовательности генома почти 200 медведей выявил различные миссенс-мутации в гене, связанном с тирозиназой, белок 1 (TYRP1): у черных медведей цвета корицы есть мутация, называемая TYRP1 R153C , в то время как у большинства (но не у всех) медведей гризли есть мутация, называемая TYRP1 R114C . Ген TYRP1 вырабатывает в меланоцитах фермент, который помогает вырабатывать эумеланин, поэтому понятно, что у коричных медведей и гризли меньше эумеланина. Кроме того, функциональные исследования, проведенные Микки Марксом, доктором философии, профессором патологии Пенсильванского университета и его лаборатории, показали, что мутации TYRP1 R153C и TYRP1 R114C мешают синтезу и распределению меланина.
«Когда мы посмотрели на другие виды, мы были удивлены, обнаружив, что вариант TYRP1 R153C , ответственный за коричный U. americanus, идентичен варианту, ранее описанному как причина глазо-кожного альбинизма (OCA3) у людей», — говорит Барш. OCA3 характеризуется красноватым цветом кожи и волос и частыми нарушениями зрения и чаще всего встречается у людей африканского или пуэрториканского происхождения. Но, по словам Пакетта, медведи с мутацией TYRP1 имеют нормальную кожу и прекрасно видят.
Вариант TYRP1 R153C был в основном обнаружен на юго-западе Соединенных Штатов, на более низких частотах двигаясь на север к юго-востоку от Аляски и территории Юкон. TYRP1 R153C был связан с цветом корицы у черных медведей, а также с шоколадным и светло-коричневым цветами, что означает, что на него приходится почти все цветовое разнообразие U. americanus.
Исследователи использовали свои данные, чтобы узнать больше о мутации TYRP1 R153C . Одна из гипотез состоит в том, что это могло начаться у медведей гризли, а затем было передано черным медведям, но демографический анализ показал, что это не так. Вместо этого мутация TYRP1 R153C возникла спонтанно около 9360 лет назад у черных медведей, живущих на западе Соединенных Штатов, а затем распространилась по мере того, как медведи перемещались по своему нынешнему географическому ареалу.
«Основываясь на широком распространении сегодня, мутация TYRP1 R153C , которая возникла у черных медведей более 9000 лет назад, вероятно, дала преимущество коричным медведям », — говорит Пакетт. «Мы использовали генетическое моделирование и симуляции, чтобы предсказать селективные силы, действующие на медведя. Но наши прогнозы исключили гипотезу мимикрии гризли, а также другую гипотезу, связанную с терморегуляцией».
Что касается того, почему вообще возник вариант окраски шерсти, команда выдвинула новую гипотезу: крипсис. Крипсис относится к способности животного прятаться и сливаться с окружающей средой. Как правило, крипсис встречается у видов-жертв и устраивающих засаду хищников, цвет которых соответствует их среде обитания. Здесь исследователи предлагают крипсис как более широкий адаптивный механизм для крупных видов.
«Эти результаты показывают, как генетическая изменчивость в биосинтезе меланина может лежать в основе знаковых фенотипов, и помогают нам понять вариации окраски и недавнюю эволюцию крупных хищников», — говорит Барш.
Теги: медведь
