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

Миграция меланобластов из нервного гребня в направлении от спинного мозга говорит о том, что потенциальная возможность формирования полосатого рисунка изначально заложена в механизме развития. У животных, обычно имеющих однотонную окраску, таких как лошади или мыши, мутации могут приводить к появлению полос. Более того, при разведении лошадей и ослов нередко появляются особи с частично полосатым (тигровым) рисунком. Еще Дарвин в "Происхождении видов" обращал внимание на полосатых лошадей, ослов и их гибриды. Гибрид лошади и зебры можно получить путем спаривания жеребца зебры с кобылой. Потомство обычно бывает полосатым, однако если кобыла была светлой, черные полосы проступают только на темноокрашенных участках тела детенышей. Это возможно в том случае, если ген, обуславливающий белую окраску, воздействует на миграцию меланобластов таким образом, что полосы появляются лишь там, куда меланобласты все-таки попали. Возможно, еще более удивительным является тот факт, что гибрид лошади и зебры обычно имеет больше полос, чем зебра-родитель.

Джонатан Бард обратил внимание на эту особенность, а также на различия в числе полос у трех ныне живущих видов зебр, и предложил интересную модель развития окраски зебры. Он отметил, что у зебр Греви около восьмидесяти полос, у горных зебр — около сорока трех, а у обычных — от двадцати пяти до тридцати. Бард предположил, что это различие связано с тем, что миграция меланоцитов в ходе развития эмбриона начинается у этих видов в разное время. У зебр с меньшим числом полос эти полосы шире, а у зебр с большим числом полос — уже. По мнению Барда, такое соотношение можно объяснить тем, что образование полос происходит в определенных точках эмбриона, разделенных равными интервалами (около 0,4 мм), но в разное время у разных видов (рис. 9.8). Чем раньше начинают формироваться полосы, тем они шире и тем их меньше. Напротив, чем позднее начинают возникать полосы, тем они уже и тем большее число полос помещается на теле животного. Таким образом, большее число полос у гибридов лошади и зебры может быть связано с более поздним началом образования полос у гибрида по сравнению с чистокровными зебрами (это вполне резонное предположение, поскольку гибриды действительно часто развиваются чуть медленнее, чем чистые виды).

Рис. 9.8. Модель Джонатана Барда, описывающая образование разного количества полос у разных видов зебр. Бард предположил, что разное число и разная ширина полос у обычной зебры, горной зебры и зебры Греви (А В и С соответственно) объясняются тем, что полосы образуются через одинаковые интервалы (примерно через 20 клеток), но в разное время. Рисунок Лианн Олдс, из J. В. Bard, Journal of Zoology 83 (1977): 527. с изм.

В модели Барда крайне важно, что полосы начинают формироваться еще на стадии раннего эмбриона, за шесть месяцев до того, как начинается пигментация меха. Это очень важный момент в формировании рисунка у крупных животных. Процесс разметки будущего рисунка может осуществляться только на небольших расстояниях, позволяющих клеткам обмениваться информацией. Расстояния между полосами на теле взрослого и даже новорожденного животного слишком велики, чтобы клетки могли передавать сигнал от одной полосы к другой. Общая схема рисунка на теле животного закладывается очень рано; пока эмбрион растет, все эти до поры невидимые элементы рисунка уже находятся на своих местах.

Если различия в количестве полос действительно связаны с тем, что у разных видов они закладываются в разное время, это, в свою очередь, должно объясняться временным сдвигом активации генов, регулирующих миграцию меланобластов. Сдвиг во времени — это результат регуляторных изменений, так что различие в количестве полос должно быть связано с эволюционными изменениями генетических переключателей, контролирующих временные и пространственные закономерности миграции меланобластов.

А что можно сказать об образовании пятен? Как бы я ни хотел •рассказать вам о том, откуда взялись пятна у леопарда, надежных данных об этом еще меньше, чем об образовании полос (я говорю о млекопитающих).

Больше известно о том, как сложный узор, состоящий из черных пятен и полос, формируется у насекомых. Эта тема была особенно интересна сотрудникам моей лаборатории. Например, тела и части тел различных видов дрозофил имеют множество вариантов темной окраски. Черный пигмент у насекомых — это тот же меланин. У Drosophila melanogaster брюшко и грудь окрашены темным, щетинки на теле очень темные, а крылья обычно светлые.