Почему змеи такие разноцветные? Похоже, все дело в печени

Ученые из Университета Женевы приблизились к пониманию механизма, который обеспечивает огромное разнообразие расцветки рептилий. Оказалось, что на окрас кожи змей и других пресмыкающихся влияет мутация гена, связанного с очистительной функцией печени.

Чтобы понять природу открытия швейцарских ученых, опубликовавших об этом статью в научном журнале PNAS (официальном издании Национальной академии наук США), нужно понять, как именно змеи - и люди - формируют свою окраску.

Буйство красок

Змеи, рыбы и рептилии выгодно отличаются от остальных позвоночных разнообразием цвета кожи. Если исключить бегающую и летающую позвоночную живность, покрытую шерстью или перьями, то с голой кожей остаются только люди, которых природа обилием красок не побаловала.

Причина яркой и разнообразной палитры змей, равно как и довольно скучной цветовой гаммы Homo sapiens, заключается в хроматофорах, клетках, содержащих пигменты и светоотражающие кристаллы. У рептилий и земноводных их довольно много, причем каждый тип отвечает за свою цветовую гамму.

Например, меланофоры отвечают за черный и коричневый цвета, ксантофоры - за желтый, эритрофоры - за красный, а отражающие свет иридиофоры придают коже ярко-зеленый или ярко-синий цвета.

В отличие от холоднокровных, у теплокровных птиц, зверей и людей есть только один тип окрашивающих клеток: меланоциты, которые являются до некоторой степени аналогом меланофоров.

Но почему в пределах одного вида пресмыкающихся появляются особи разного цвета? Ответ именно на этот вопрос позволил ученым узнать больше о самом механизме формирования ярких цветов рептилий.

Оказалось, что все дело в мутации гена, связанного с функцией печени.

Эволюционный генетик из Женевского университета Афанасия Цика и ее докторант Асье Юлат-Аготе провели исследование на примере маисовых полозов.

Эта небольшая неядовитая змея, обитающая на юге Северной Америки, известна большим разнообразием окраса. Ее еще называют красной крысиной змеей, или гутатой.

Есть как минимум семь самых распространенных вариантов окраса (их называют морфами) маисовых полозов - от ярко-оранжевого с черной окантовкой до бледно-розового и нежно фиолетового. Последний морф считается для биологов самым интересным из-за почти полного отсутствия меланофоров. Таких пастельно окрашенных змей называют "лавандовыми полозами".

При чем тут печень?

Согласно выводам швейцарских ученых, рождение нежно-розовых полозов вызвано мутацией одного-единственного гена (LYST, или CHS1), отвечающего за выработку специфического белка, который тоже называется LYST.

Эта аббревиатура расшифровывается как "Регулятор лизосомального транспорта". Этот белок отвечает за перенос различных молекул в лизосомы, компоненты клеток-гепатоцитов, работающих как микрозаводы по переработке мусора.

Но какое отношение имеют лизосомы к окраске маисовых полозов?

Ученые из Женевского университета проанализировали гепатоциты, основные клетки печени всех позвоночных. У них множество разнообразных функций, в том числе они отвечают за вывод из организма вредных и опасных веществ.

У розовых полозов лизосомы гепатоцитов оказались гораздо большими - и они более активно и кардинально меняли структуру хроматофоров, отвечающих за яркие цвета.

Как отметила Афанасия Цика, исследование было долгим и кропотливым, ведь змеи откладывают яйца всего раз в год, и чтобы выявить нужный ген, ученым пришлось изучить весь геном маисового полоза.

Однако изучение всех причин разнообразия в окрасе рептилий и рыб еще продолжается.

К чему приводит мутация гена LYST у людей

Ген LYST имеется и в человеческом организме. У людей его мутация вызывает так называемый Синдром Чедиака-Хигаси, который приводит к альбинизму (отсутствию пигмента меланина) и опасному ослаблению иммунной системы.

На настоящий момент это заболевание неизлечимо, хотя в некоторых случаях помогает пересадка костного мозга.