Змеи и мыши не похожи друг на друга. Но многое из того, что мы знаем об окраске кожи и узорах у позвоночных в целом, в том числе у змей, основано на лабораторных мышах. Однако есть ограничения в том, что мыши могут рассказать нам о других позвоночных, потому что у них не все одинаковые типы клеток, производящих цвет, известных как хроматофоры. Например, у змей есть тип хроматофора, называемый иридофором, который может генерировать переливающиеся цвета, отражая свет.
Чтобы лучше понять генетические основы окраски позвоночных, исследовательская группа под руководством Университета Макгилла объединила ряд методов (полное секвенирование генов, редактирование генов и электронную микроскопию), чтобы более внимательно изучить цветовые вариации и узоры у позвоночных. кожа, сброшенная шаровидными питонами, выращенными в неволе. Им удалось идентифицировать конкретный ген (tfec), который играет решающую роль в пигментации рептилий в целом и, в частности, в классическом цветовом варианте, встречающемся у позвоночных и отличающемся белыми пятнами — пегом.
Только в США продажа выращенных в неволе рептилий приносит 1,4 миллиарда долларов. Более 4,5 миллионов американских семей содержат рептилий, и почти каждая пятая из них — змеи, выращенные в неволе. Из-за впечатляющих цветовых вариаций, полученных в результате разведения в неволе, отдельный шаровидный питон (Python regius — изначально обитал в Западной и Центральной Африке) может продаваться за десятки тысяч долларов.
«Шаровидные питоны демонстрируют невероятную вариативность окраски и рисунка кожи, что является частью их привлекательности для любителей, но также делает их действительно полезными для исследователей, которые хотят понять генетическую основу окраски», — говорит Роуэн Барретт, исполняющий обязанности директора Redpath Университета Макгилла. Музея, Канадского исследовательского центра в области науки о биоразнообразии и старшего автора недавней статьи в журнале Current Biology.
«Торговля домашними животными создала огромное количество цветовых вариаций, которых в противном случае не существовало бы. Это дает нам каталог, позволяющий выяснить множество способов, которыми гены создают удивительное разнообразие цветов, пятен и полос, которые мы видим у разных животных».
Генетическое редактирование подтверждает роль мутации в окраске рептилий
Чтобы идентифицировать гены, контролирующие определенный признак, ученые ищут генетические варианты, которые присутствуют у животных, обладающих этим признаком, и отсутствуют у животных, у которых его нет. Используя сброшенную кожу, собранную у заводчиков змей, команда Барретта обнаружила, что пегие змеи несут ту же мутацию в гене tfec.
Но общая проблема для ученых заключается в том, что обнаружение корреляции между геном и определенной чертой, такой как пегий характер, не предполагает причинно-следственной связи. Чтобы создать эту функциональную связь, исследователи Макгилла сотрудничали с лабораторией Дуга Менке в Университете Джорджии, чтобы модифицировать tfec у другого вида рептилий, коричневой ящерицы, используя технологию редактирования генов CRISPR. Они обнаружили, что генетически модифицированные ящерицы действительно демонстрируют измененную окраску, доказывая, что мутации tfec вызывают изменения в клетках, производящих цвет.
«Наше исследование расширяет знания о генетике окраски позвоночных в целом и, в частности, о развитии радужных клеток, которые изучены не так хорошо, как другие пути окраски», — добавляет Алан Гарсия-Эльфринг, доктор философии. студент факультета биологии Макгилла и первый автор статьи.
«Это также подчеркивает потенциальные преимущества работы с неакадемическими сообществами, такими как заводчики шаровидных питонов, для ускорения открытий в фундаментальной науке. Наша работа на данном этапе состоит в том, чтобы выяснить, какие другие мутации лежат в основе всех этих вариаций, наблюдаемых в неволе, и как они мутации взаимодействуют. Это захватывающее время как для исследователей, так и для любителей рептилий».
Исследование опубликовано в журнале Current Biology.
