Найдивніший ссавець став ще дивнішим (3 фото)

Здавалося б які ще сюрпризи може піднести качконіс (Ornithorhynchus anatinus) - тварина, у якої вже є дзьоб, як у качки, хвіст, як у бобра, він відкладає яйця, як рептилії, а самці озброєні отруйними шпорами на задніх лапах. Але наш герой знову здивував.





Нове дослідження, опубліковане в журналі Biology Letters, показало, що список його дивних особливостей все ще не завершений. Вчені виявили, що в шерсті качконоса зустрічаються порожнисті меланосоми - мікроскопічні структури, які раніше вважалися характерними лише для птахів. Це перше підтверджене спостереження подібних структур у ссавців і воно відкриває нові питання про те, як формується забарвлення і як працюють захисні властивості вовни у тварин.

Колір вовни, шкіри та пір'я визначається пігментом меланіном. Він знаходиться у мікроскопічних клітинних структурах – меланосомах. Їхня форма і будова впливають не тільки на відтінок забарвлення, а й на фізичні властивості покривів тварин. Більшість ссавців меланосоми щільні, «суцільні». Зазвичай витягнуті структури пов'язані з темними відтінками - чорним або коричневим, а округлі частіше зустрічаються при світліших або рудуватих тонах. У птахів ситуація складніша: у них зустрічаються порожнисті меланосоми — структури з тонкою оболонкою та порожнім внутрішнім простором. Такі елементи можуть відбивати та розсіювати світло, створюючи складні візуальні ефекти, включаючи переливчасті кольори та металевий блиск пір'я. Донедавна вважалося, що у ссавців подібних структур немає зовсім.

Відкриття відбулося під час порівняльного дослідження мікроструктури фарбування у різних тварин. Вчені створювали велику базу даних меланосом ссавців, вивчаючи зразки волосся під електронним мікроскопом. Коли вони розглянули шерсть качконоса, виявилося, що частина меланосом має незвичайну будову — у них виявились порожнини. Спочатку виникло припущення, що це може бути помилка або дефект підготовки зразка, тому перевірили спостереження повторно на декількох зразках. Однак результати підтвердилися: порожнисті структури дійсно є і є частиною нормальної будови волосся качконоса.

Цікаво, що більшість меланос у качконоса мають сферичну форму, яка зазвичай пов'язана з червонувато-оранжевими відтінками. Проте зовні шерсть качконоса виглядає темно-коричневою. Це означає, що колір його хутра визначається не лише формою меланосом, а й їхньою внутрішньою будовою, щільністю та розподілом усередині волосся. Таким чином, структура забарвлення виявляється складнішою, ніж вважалося раніше.



Сам факт існування порожнистих меланосом у ссавця змінює колишні уявлення про відмінності між птахами та ссавцями. До цього вважалося, що такі структури є характерною особливістю птахів, а еволюція ссавців пішла іншим шляхом. Нове відкриття показує, що межі між цими механізмами можуть бути менш суворими, ніж передбачалося. Це важливо як вивчення сучасних тварин, але й палеонтології. Вчені часто використовують форму меланосом для відновлення забарвлення вимерлих видів, включаючи динозаврів. Тепер стає ясно, що подібні реконструкції можуть вимагати більш обережного підходу, оскільки структури, які раніше вважалися унікальними для птахів, можуть зустрічатися і у ссавців.

Вчені також розглядають можливість, що порожнисті меланосоми виконують як оптичну, а й фізичну функцію. Одна з гіпотез пов'язана із теплоізоляцією. Качконоси ведуть напівводний спосіб життя і регулярно пірнають у холодну воду. Їхнє хутро повинне ефективно утримувати тепло та захищати тіло від переохолодження. Порожнисті структури теоретично можуть зменшувати теплопровідність волосся та створювати додаткові мікропорожнини з повітрям, що покращує теплоізоляцію. Подібний принцип широко використовується в природі: повітря погано проводить тепло, тому матеріали з порожнинами часто зберігають тепло краще, ніж щільні.

Однак ця гіпотеза поки що залишається припущенням. Якщо порожнисті меланосоми дійсно допомагають утримувати тепло, можна було б очікувати їх і в інших водних ссавців, наприклад, у бобрів або видр. Поки що подібних структур у них не виявлено. Це означає, що функція порожнистих меланосом у качконоса залишається неясною і потребує подальших досліджень.

З еволюційної точки зору качконіс займає особливе становище серед ссавців. Він належить до групи однопрохідних - стародавньої гілки яйцекладних ссавців, яка відокремилася від інших дуже рано. Саме тому качконіс поєднує ознаки, характерні для різних груп тварин. Він відкладає яйця, як рептилії, вигодовує дитинчат молоком, як ссавці, і має унікальну сенсорну систему — електрорецептори в дзьобі, що дозволяють виявляти видобуток під водою. Тепер до цього списку можна додати ще одну особливість – незвичайну будову пігментних структур у шерсті.



Поки залишається незрозумілим, чи є порожнисті меланосоми давньою особливістю, що збереглася у качконосів з ранніх етапів їх еволюції, чи це відносно нова адаптація, що виникла у відповідь на умови життя. Відповідь на це питання можна отримати тільки після вивчення близьких родичів качконоса, насамперед єхидн, а також після більш детальних досліджень структури їхньої вовни та фізичних властивостей волосся.

Як часто буває у науці, нове відкриття породило одразу кілька нових питань. Чому порожнисті меланосоми з'явилися саме у качконоса? Як вони впливають властивості шерсті? Чи виконують вони переважно оптичну функцію чи беруть участь у теплоізоляції? Чи є подібні структури в інших рідкісних чи маловивчених ссавців? Відповіді на ці питання вимагатимуть додаткових досліджень – від мікроскопічного аналізу до експериментів щодо вимірювання теплопровідності волосся.

Качконос давно став символом того, наскільки незвичайною може бути еволюція. Кожна нова деталь його будови показує, що навіть добре вивчені тварини здатні приховувати несподівані особливості. Відкриття порожніх меланосом — ще один приклад того, як вивчення дрібних структур може змінити уявлення про роботу цілих біологічних систем та шляхи, якими розвивалося життя на Землі.