Пигменты в окаменелостях проливают новый свет на эволюцию позвоночных

Новое исследование показывает, что судьба позвоночных животных за последние 400 миллионов лет определялась микроскопическими пигментами меланина.

Этот вывод основан на передовом анализе гранул меланина — меланосом — у множества современных и ископаемых позвоночных: рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих. Традиционно меланин и меланосомы связывали с внешними тканями (кожа, волосы, перья) и их функциями — защитой от ультрафиолета и укреплением структуры. Однако анализ распределения меланина в теле показал, что разные группы позвоночных концентрируют его в разных органах, что указывает на смену функций пигмента за 400 млн лет.

Исследование, опубликованное в журнале Trends in Ecology and Evolution, возглавили палеонтологи UCC.

Сдвиг в функциях меланина

• Амфибии и рептилии концентрируют меланин во внутренних органах, где он поддерживает иммунную систему и запасает металлы.
• Птицы и млекопитающие хранят почти весь меланин в волосах и перьях.

Эта разница связана с эволюцией иммунной системы и теплокровности.

Меланин — палка о двух концах

Меланин полезен, но при этом генерирует вредные свободные радикалы. По мере эволюции более совершенной иммунной системы у птиц и млекопитающих необходимость в большом количестве меланина внутри тела отпала. Его запасы сместились в мёртвые ткани — волосы и перья, что позволило вывести токсичные металлы и свободные радикалы из живых частей тела.

«Птицы и млекопитающие нашли гениальное решение в раннем триасе — "перекачивать" меланин в новые внешние мёртвые ткани кожи, которые тогда эволюционировали. Это заложило основу для невероятного разнообразия окрасов и узоров», — пояснила профессор Мария Макнамара.

Генетический след в окаменелостях

Исследование также показывает, что ключевые гены можно соотнести с цветовыми узорами в окаменелостях, отслеживая генетическую эволюцию меланина во времени, и что животные предпочитают использовать менее токсичные формы меланина. Ископаемая летопись остаётся ценным источником информации для понимания его генетики и физиологии.