Бесконечное число самых прекрасных форм. Новая наука эво-дево и эволюция царства животных

Мы пока еще мало знаем о работе таких переключателей в организме млекопитающих. Очень часто бывает, что спина и бока животного окрашены в бурый, черный или коричневый цвет, а грудь и живот светлые. Именно такую схему окраски имеют, к примеру, домовые мыши. Ген Agouti играет центральную роль в создании различий окраски спины и брюха. У этого гена есть особый переключатель, который регулирует его экспрессию в волосяных фолликулах на груди и животе. Поскольку белок Agouti ингибирует активность MC1R, окраска шерсти на животе оказывается более светлой.

Итак, мы кое-что знаем о формировании одноцветной и двухцветной окраски шерсти млекопитающих, но что мы можем сказать о более сложном цветовом рисунке, таком как полосы на теле зебры? В одном из моих самых любимых очерков Стивен Гулд задался вопросом: "Зебра — это белое животное с черными полосками или черное животное с белыми полосками?". Многие пытались решить эту задачку из естественной истории. Теперь большинство специалистов склоняется к версии, что зебра — это черное животное с белыми полосками. Но прежде чем встать на чью-либо сторону, давайте попробуем ответить на другой вопрос: откуда у зебры взялись полоски?

Честно говоря, в отличие от всех других вопросов, на этот вопрос прямого ответа у меня нет. Насколько я знаю, никто не занимался эмбриологией зебры. Но мы можем попытаться сложить целостную картину, используя фрагменты информации, полученной при изучении развития других животных. Это данные о том, как развиваются у эмбрионов клетки, синтезирующие меланин, о мутантных вариантах окраски у мышей, лошадей и других млекопитающих, о том, как выглядят гибриды от скрещивания зебры и лошади, а также о межвидовой и внутривидовой изменчивости полосатого рисунка у разных видов зебр.

Чтобы понять, как образуются полосы, очень важно понимать, как дифференцируются пигментные клетки — меланоциты, которые окрашивают эти полосы. Меланоциты развиваются из клеток-предшественников, дифференцирующихся в так называемом нервном гребне, расположенном вблизи нервной трубки эмбриона. Эти предшественники, меланобласты, покидают нервный гребень и мигрируют по определенным траекториям, которые ориентированы более-менее перпендикулярно по отношению к спинному мозгу. Траектории мигрирующих клеток, по-видимому, задаются специфическими направляющими сигналами. Поскольку эти траектории начинаются в верхней части спины, то груди и живота клетки достигают уже в конце своего пути. Очевидно, что при мутациях, замедляющих или останавливающих миграцию клеток, эти области остаются белыми. Именно с этим связано появление белых пятен на теле лошадей, белого воротничка у собак и белого живота у кошек.

Таким образом, черные полосы зебры соответствуют участкам, которых достигли меланобласты. Однако вопрос о происхождении белых полос остается открытым: либо в них нет меланоцитов (меланобласты сюда не дошли или дошли, но потом погибли), либо меланоциты есть, но в них нарушен процесс синтеза пигмента. Но в чем бы ни заключалась разница между черными и белыми полосами (нарушение миграции меланобластов, гибель клеток или ингибирование синтеза меланина), любой из этих механизмов формирования полос должен регулироваться с помощью специфического процесса. Например, нам известно множество сигнальных молекул, экспрессирующихся полосами в нервной трубке и сомитах позвоночных животных. Если миграция меланобластов направляется или задерживается какими-то из этих молекул, получается полосатый рисунок. Аналогичным образом, если ингибитор синтеза меланина экспрессируется в коже или волосяных фолликулах полосами, это тоже может приводить к образованию белых полос. Поскольку живот у зебр обычно белый, мне кажется более вероятным, что белые полосы на теле зебры соответствуют участкам, где нет меланоцитов. Но даже если моя догадка верна, причин отсутствия меланоцитов может быть несколько, так что точный механизм появления полос у зебры остается неизвестным.

И все же как разрисована зебра — черным по белому или белым по черному? Есть еще одна любопытная деталь, которая может подсказать ответ. Очень редко встречаются зебры, у которых вместо белых полос на теле белые пятна. Именно этого можно было бы ожидать, если бы цвет зебры "по умолчанию" был черным. Но лично мне не кажется, что у зебры должна обязательно существовать какая-то окраска "по умолчанию". Более того, в марте 2004 г. кенийский Центр изучения дикой природы сообщил о рождении совершенно белого детеныша зебры. Если говорить о процессе развития, то и черные, и белые полосы активно "рисуются" на теле зебры. Я предпочитаю воспринимать зебру как животное с черными и белыми полосками.