Коричнево-белые гигантские панды — это особые мутанты окраса шерсти, обитающие исключительно в горах Циньлин в Китае.
«Изменение цвета шерсти имеет значительную адаптивную и культурную ценность для млекопитающих», — сказал первый автор исследования доктор Дэнфэн Гуань из Главной лаборатории экологии животных и биологии охраны природы Китайской академии наук и его коллеги.
«Эта черта напрямую определяется соотношением эумеланина и феомеланина, а также плотностью и распределением меланосом в волосах».
«Эти факторы находятся под сложной регуляцией сотен генов, которые влияют на различные аспекты меланогенеза, включая пролиферацию и миграцию меланоцитов, синтез меланина, а также биогенез и перенос меланосом».
Гигантская панда (Ailuropoda melanoleuca), один из самых харизматичных флагманских видов, отличается ярким черно-белым окрасом шерсти.
Однако открытие коричневых панд (Ailuropoda melanoleuca qinlingensis) в горах Циньлин, провинция Шэньси, Китай, бросает вызов общепринятому убеждению, что у панды никогда не может быть цветной фотографии.
Признанные подвидом гигантской панды, эти коричневые панды чрезвычайно редки, что, несомненно, сделало их национальным достоянием.
С тех пор, как в 1985 году была обнаружена первая коричневая панда, в официальных новостях или личных сообщениях сообщалось об одиннадцати случаях, из которых семь случаев были подтверждены фотографиями или лицами: три из округа Фопин, два из Янсяня, один из Тайбая и один из Чжоужи.
Все коричневые панды были обнаружены исключительно в горах Циньлин, что указывает на то, что они являются эндемиками этого региона.
«Первая зарегистрированная коричневая панда, самка по имени Дэн Дан, была спасена в зоопарке Сианя из природного заповедника Фопинг в 1985 году», — объяснили биологи.
«Позже она спаривалась с черной пандой Ван Ван и в неволе родила самца черной панды Цинь Цинь».
«Дань Дань скончался в 2000 году, а Цинь Цинь последовал за ним в 2006 году, не оставив после себя потомства».
«В 2009 году детеныш коричневой панды-самца Ци Цзай был спасен из заповедника Фопинг и в настоящее время является единственной коричневой пандой, живущей в неволе».
Доктор Гуан и соавторы установили две семейные трио, связанные с коричневой пандой Ци Цзай, и секвенировали их геномы.
Они проанализировали экологические и генетические данные долгосрочного исследования диких гигантских панд в заповеднике Фопинг.
Кроме того, они исследовали клеточные механизмы, лежащие в основе коричневого цвета шерсти, на основе анализа микроскопии и просвечивающей электронной микроскопии.
Они определили мутацию-кандидат, делецию 25 пар оснований в гене Bace2, как наиболее вероятную генетическую основу бурых панд.
Они подтвердили эту делецию путем секвенирования дополнительной группы из 192 черных панд и мышей с нокаутом CRISPR-Cas9.
Их результаты не только дают представление о генетической основе вариаций цвета шерсти у бурых панд и даже у диких животных, но также будут служить руководством для научного разведения редких бурых панд.
«Чрезвычайно малое количество бурых панд и природа делеционной мутации сдвига рамки считывания позволяют предположить, что эта мутация может быть нейтральной или слабо вредной», — говорят авторы.
«Примечательно, что две коричневые панды (Ци Цзай и Дань Дан) продемонстрировали нормальный рост и размножение, в то время как мыши, нокаутные по Bace2, жизнеспособны, плодовиты и не имеют заметных физических отклонений, что указывает на то, что эта мутация не оказывает явно негативного влияния на приспособленность этих лиц».
«Однако другие физиологические последствия этой мутации на бурых панд остаются неясными, поскольку известно, что Bace2 участвует в развитии болезни Альцгеймера».
«Учитывая небольшой размер популяции гигантской панды Циньлин, слабо вредные мутации могут быть исправлены из-за эффекта генетического дрейфа».
«Таким образом, дальнейшие исследования на коричневой панде и модели мышей с нокаутом дадут ценную информацию о функциональных эффектах этой мутации».
«Для редкого мутанта гигантской панды по цвету шерсти, имеющего большую научную и декоративную ценность, наши результаты дадут рекомендации по научному разведению коричневых панд».
Исследование было опубликовано на этой неделе в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
