Эта загадка разгадывалась более 70 лет, но теперь мы, наконец, можем понять, как леопард получает свои пятна - отчасти благодаря многолетней работе одного из величайших умов Великобритании. Исследователи определили конкретный специфический ген, который может влиять на расцветку и рисунок (паттерн) шерсти и кожи животных.
В 1952 году математик, логик, криптограф Алан Тьюринг, оказавший существенное влияние на развитие информатики, предложил остроумную теорию о том, как животные получают свои паттерны и отметины.
Тьюринг предположил, что отметины на шерсти и коже, которые развиваются у эмбриона, возникают в ответ на систематические отношения между двумя взаимодействующими веществами, которые ингибируют и активируют друг друга. Когда вещества распределяются по коже в различных концентрациях, их взаимодействие дает стабильные упорядоченные паттерны, а не хаотические отметины, и это известно как реакционно-диффузная модель.
Чтобы проверить эту теорию, команда из американской некоммерческой организации HudsonAlpha Institute for Biotechnology изучила развитие паттернов у домашних кошек. Ученые уже показали, что цветовые паттерны у домашних кошек появляются, когда смежные волосяные фолликулы производят различные типы пигмента меланина, но процесс развития, лежащий в основе этих различий, оставался неясным.
Как описано в исследовании, опубликованном в Nature Communications, исследователи под руководством Грегори Барша (Gregory Barsh) изучили образцы кожи кошачьих эмбрионов на разных стадиях развития и проанализировали гены отдельных клеток и белки, обнаруженные в образцах тканей. Авторы обнаружили, что сигнальная молекула, кодируемая геном Dkk4, играет центральную роль в реакции с диффузией, которая создает дифференцированные отметины у пестрых кошек.
Интересно, что команда обнаружила, что экспрессия Dkk4 в фетальном эпидермисе (самой внешней части кожи) отмечена участками фетальной кожи, которые позже дадут рост волосяным фолликулам, которые затем будут стабильно и регулярно производить более темный пигмент на протяжении последовательных циклов выпадения волос. По мнению авторов, это указывает на то, что клетки кожи, экспрессирующие Dkk4, приобретают «чувствительные ко времени эпигенетические изменения, которые позже включаются в волосяные фолликулы». Именно эти изменения в конечном итоге определяют, будут ли на подлежащей коже образовываться более темные или светлые волосы.
Команда также обнаружила, что Dkk4 мутирован у кошек с тиккированным типом паттерна, таких как абиссинские и бурманская кошки, у которых в окрасе меньше или вообще нет явных отметин.
Авторы полагают, что дальнейшие исследования могут выявить роль Dkk4 и его взаимодействия с другими генами в создании сложных паттернов, обнаруживаемых у подсемейства больших кошек, таких как пятна художественной формы на ягуарах или оцелотах.
Источник: Cosmos
