Зелёный цвет у сотен видов лягушек — это больше, чем просто кожа

Лягушки и жабы зелёные по важной причине — это делает их менее заметными в лиственной среде. Хорошая маскировка позволяет им есть и не быть съеденными. Однако не все лягушки достигли этого спасительного зелёного цвета одинаковым путём.

Большинство этих животных полагаются на управляющие цветом структуры в коже — хроматофоры, которые используют кристаллы для преломления света в определённые цвета, делая их зелёными. Но существуют сотни видов лягушек и жаб с почти прозрачной кожей и очень малым количеством хроматофоров.

Их зелёный цвет, который можно обнаружить глубоко в лимфатической жидкости, мягких тканях и даже костях, происходит от остроумного биохимического решения, сочетающего обычно противовирусный тип белка с токсичным побочным продуктом распада крови.

Это открытие, сделанное постдоком Карлосом Табоадой в Университете Дьюка, разрешает несколько давних загадок об этих лягушках и показывает, насколько изобретательной может быть необходимость выживания. Работа опубликована на неделе 13 июля в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Учёные давно ломали голову над тем, что у многих из этих лягушек содержатся очень высокие уровни жёлчного пигмента биливердина — побочного продукта распада старых эритроцитов. Этот пигмент обычно считается токсином, который нужно отфильтровать в печени и вывести как можно скорее. Однако у этих лягушек обнаруживается в четыре раза больше биливердина, чем у самого больного человека с заболеванием печени, и в 200 раз больше, чем у их лягушачьих сородичей с хроматофорами.

Чтобы лучше понять биохимию, исследователи сосредоточились на одном виде — Boana punctata, южноамериканской пятнистой квакше. Из неё они выделили белок, названный ими BBS (биливердин-связывающий серпин), который относится к суперсемейству ингибиторов протеаз — белков, обычно препятствующих вирусной репликации и детоксицирующих ферменты.

Когда вы видите что-то зелёное, его цвет следовало бы назвать «всё, кроме зелёного», потому что объект поглощает все цвета падающего света, кроме зелёного. Цвет, который мы видим, — это частота света, которую он не поглощает и которая отражается в наши глаза.

Сам по себе биливердин выглядел бы зеленоватым (как иногда видно на старом синяке), но исследователи обнаружили, что связанный серпин BBS растягивает спиральную форму биливердина, тонко настраивая его поглощение света и делая его более циановым (сине-зелёным). Циан в сочетании с другими жёлтыми пигментами, рассеянными в коже, отражает именно нужный оттенок зелёного. Это также, по-видимому, делает биливердин менее токсичным.

«Этот новый белок обладает такими же спектроскопическими или светопоглощающими свойствами, как некоторые растительные пигменты, — сказал Табоада, начавший работу в Аргентине, Эквадоре и Бразилии и завершивший её в Дьюке. — Световые свойства очень похожи на те, что мы видим, например, у некоторых растительных белков, называемых фитохромами. Но здесь у нас совершенно другой белок».

Это умная адаптация существующей биохимии, которая обычно служит другим функциям у позвоночных. Табоада отметил, что эта инновация эволюционировала более 40 раз в 11 разных семействах, в основном у квакш. Адаптация возникала снова и снова в далёких друг от друга Мадагаскаре, Южной Америке и Юго-Восточной Азии.

«Так что это конвергенция в эволюции, — сказал Табоада. — Будучи древесными (живущими на деревьях), они разработали иной способ создания своей окраски». Их сквозная зелёность обеспечивает хорошую маскировку на листве, даже в ближнем инфракрасном свете.

«Это показывает, как естественный отбор может приспособить белки практически для любых целей, — сказал Сёнке Йонсен, профессор биологии в Дьюке и соавтор статьи. — Биливердин — это жёлчный пигмент, который в норме должен выводиться из организма из-за потенциального вреда, но здесь он в spectacularных концентрациях именно потому, что также полезен как зелёный пигмент».

«Другими словами, у Кермита желтуха», — пошутил Йонсен.

Ранее обнаружив, что многие виды лягушек отражают флуоресцентные волны (по сути, светятся в темноте), Табоада теперь работает с инженерами Инженерной школы Пратта в Дьюке, чтобы направлять точно настроенные лазеры на лягушек и больше узнать об их окраске.