Змеи раскрывают происхождение цветов кожи

Цвет кожи позвоночных зависит от хроматофоров — клеток в поверхностных слоях эпидермиса. Исследователи из Женевского университета (UNIGE), изучающие генетическую детерминацию и эволюцию цвета у рептилий, показали, что бледный цвет лавандовой мутации кукурузной змеи вызван мутацией в гене LYST, участвующем в формировании лизосом — "мусороперерабатывающих" везикул клеток. Эта единственная мутация влияет на все цвета кожи, доказывая, что как отражающие кристаллы, так и пигменты хранятся в везикулах, связанных с лизосомами. Исследование, опубликованное в PNAS, — значительный шаг в понимании происхождения цветов и узоров на коже позвоночных.

Хроматофоры определяют цвет кожи благодаря пигментам или кристаллам, отражающим свет. Их три типа:

• Меланофоры — отвечают за чёрный или коричневый цвет.
• Ксантофоры — за красный и жёлтый.
• Иридофоры — содержат кристаллы, отражающие множество цветов.

У млекопитающих есть только меланофоры, а рептилии и рыбы имеют все три типа, что позволяет демонстрировать огромное разнообразие цветов. Известно, что пигменты меланофоров хранятся в органеллах LRO (lysosome-related organelles). Место хранения красных и жёлтых пигментов и кристаллов в других хроматофорах было неизвестно.

Когда змеи становятся розовыми

Кожа кукурузной змеи (Pantherophis guttatus) имеет оранжевую основу с красными пятнами в чёрном ободке. Лавандовая мутация делает змею розовой с серыми пятнами. Эксперименты выявили, что эти изменения вызваны единственной мутацией в гене LYST, регулирующем транспорт лизосом.

Ключевая роль печени

Мутации гена LYST у человека вызывают синдром Чедиака-Хигаси, характеризующийся альбинизмом, нарушением иммунитета и накоплением увеличенных лизосом. Исследование гепатоцитов (клеток печени) лавандовых змей показало, что их лизосомы значительно крупнее и более агрегированы. Электронная микроскопия подтвердила, что морфология и расположение окрашенных везикул во всех типах хроматофоров изменены.

Результат эволюции

Исследование впервые показало, что разные хроматофоры не были созданы эволюцией "с нуля", а все используют базовый механизм, связанный с LRO.

Дальнейшие исследования помогут понять механизмы, ответственные за необычайное разнообразие цветов и узоров кожи позвоночных, которые играют роль в таких функциях, как камуфляж, внутривидовая коммуникация и защита от вредного солнечного излучения.