Исследование раскрывает механизм формирования узоров в перьях птиц
Новое исследование ученых из США и Тайваня показало, что красочные и узорчатые перья птиц формируются благодаря специфическим клеточным взаимодействиям с участием стволовых клеток, а не напрямую кодируются в ДНК.
Ранее механизм пигментного узорообразования в перьях был плохо изучен, хотя известно, что узоры и цвета важны для привлечения партнеров, защиты от хищников, влияют на поведение птиц и могут меняться в зависимости от сезона.
Ключевые процессы формирования узора:
- Роль меланоцитов: Основной процесс — образование меланоцитов, клеток, производящих пигмент меланин (как и в волосах).
- Расположение стволовых клеток: В отличие от волос, где меланоцитные стволовые клетки (McSCs) находятся в выпуклости фолликула, в перьях клетки-предшественники меланоцитов расположены кольцом в проксимальной части фолликула.
- Распределение клеток: По мере роста пера меланоциты распределяются вверх по эпителиальному цилиндру.
- Формирование узора: Разные узоры на каждом пере определяются расположением и дифференцировкой пигментированных и непигментированных меланоцитов. Распределение может различаться от передней к задней части пера и от центра к краю. Узоры и цвета также могут меняться со временем по мере роста пера.
Методы и результаты исследования:
Исследовательская группа под руководством доктора C.M. Chuong из Университета Южной Калифорнии и Национального университета Тайваня изучила процессы пигментации у нескольких видов птиц, включая кур.
- Картирование клеток: Ученые картировали клетки-предшественники в регенерирующих перьевых фолликулах. В фазе роста предшественники давали начало как пигментированным, так и непигментированным меланоцитам, а в фазе покоя оставались неактивными.
- Трансплантация: Пересадка клеток-предшественников меланоцитов из перьев взрослых перепелов в эмбрионы кур привела к образованию у цыплят пигментированных перьев.
- Анализ белых и узорчатых перьев: Изучение белых перьев разных пород кур показало, что белизна вызвана не отсутствием меланоцитов, а подавленной дифференцировкой меланоцитов. В непигментированных областях клетки-предшественники присутствовали, но не дифференцировались.
- Влияние формы ниши и сигналов: На формирование узора влияет топологическая форма ниши клеток-предшественников. На появление пигмента также воздействует пептид агути, обнаруженный в пульпе фолликула. Агути подавляет активность меланоцитов, создавая непигментированные области.