Не все панды оказались черно-белыми: ученые нашли объяснение

Благодаря своей поразительной окраске гигантская панда является мгновенно узнаваемым видом. Однако существует несколько гигантских панд, которые не являются черно-белыми. Эти величественные существа с коричнево-белым мехом обитают в одном горном массиве в Китае. И теперь, согласно новому исследованию, ученые, возможно, разгадали тайну необычной шерсти чрезвычайно редких панд.

Работа, которая включала изучение генетики множества панд в дикой природе и в неволе, позволила предположить, что панды с коричнево-белой шерстью являются результатом естественной изменчивости, а не признаком инбридинга в сокращающейся популяции.

Как сообщает CNN, первой бурой пандой, известной науке, была самка по кличке Дандан. Местный рейнджер обнаружил больного медведя в округе Фопин в горах Циньлин провинции Шэньси в марте 1985 года. Панда содержалась в неволе до своей смерти в 2000 году.

С момента обнаружения Дандан десятилетия назад было зарегистрировано 11 наблюдений, задокументированных официальными источниками новостей или личными аккаунтами, которыми поделились авторы этого последнего исследования, опубликованного в журнале PNAS 4 марта.

“Повторяющиеся случаи появления коричневых панд предполагают, что эта черта может передаваться по наследству. Однако на сегодняшний день генетическая основа, лежащая в основе коричнево-белого окраса шерсти, остается неясной”, - пишут авторы исследования.

По словам старшего автора исследования доктора Фувэнь Вэй, профессора экологии дикой природы и природоохранной биологии Института зоологии Китайской академии наук в Пекине, лучшее понимание отличительной окраски может помочь в усилиях по разведению коричнево-белых панд в неволе. Статус гигантской панды как вида уязвим, согласно Красному списку видов, находящихся под угрозой исчезновения, внесенному Международным союзом охраны природы.

Чтобы понять, что скрывается за этой чертой, исследователи изучили Цизая, самца коричневой панды, спасенного детенышем в 2009 году из национального природного заповедника Фопинг в Ханьчжуне. В настоящее время он является единственной коричневой пандой в неволе.

При сравнении под микроскопом с образцами шерсти трех черно-белых панд оказалось, что в коричневатом мехе Цизая было меньше меланосом - крошечных структур, обнаруженных в клетках, которые отвечают за пигментацию кожи и волос у млекопитающих. Более того, исследовательская группа обнаружила, что меланосомы, скорее всего, имели неправильную форму.

Затем исследователи собрали генетическую информацию о Цизае и собрали воедино его генеалогическое древо. Свежие экскременты, собранные в природном заповеднике, позволили установить личность его дикой матери, черно-белой самки панды, которая носит ошейник для слежения и известна как Ниуниу.

Исследователи также идентифицировали сына Цизая, черно-белую панду, родившуюся в неволе в 2020 году (исследовательская группа позже идентифицировала отца Цизая, Сиюэ, дикую, но отслеживаемую черно-белую панду, изучив генетику более широкой популяции панд).

Ученые изучили генетическую информацию членов семьи Цизая и сравнили ее с генетической информацией 12 черно-белых панд из гор Циньлин и 17 черно-белых панд из других регионов Китая, используя информацию, полученную из скатов и образцов крови.

Хотя ни у кого из ближайших родственников Цизая не было коричневой шерсти, исследователи смогли показать, что у его родителей и сына была одна копия рецессивного признака в гене, известном как Bace2, в то время как у Цизая было две копии.

Гены индивидуума могут нести рецессивные признаки, такие как голубые глаза или рыжие волосы у людей, не проявляясь как физическая характеристика. Каждый родитель должен обладать копией генетического варианта и передавать ее дальше, чтобы признак проявился у потомства, как в случае с Цизаем.

Благодаря анализу образца ткани, хранившегося более двух десятилетий в этаноле, ученые также смогли секвенировать геном Дандан, первой известной коричневой панды. Исследователи обнаружили, что у Дандан был тот же рецессивный признак.

Затем ученые провели более широкий анализ 192 черно-белых гигантских панд, чтобы подтвердить наличие ответственного гена Bace2. Мутация, вызывающая коричневую шерсть, присутствовала только у двух панд родом из гор Циньлин в Шэньси, а не из провинции Сычуань, где обитает большинство гигантских панд Китая.

Чтобы подтвердить полученные результаты, ученые использовали инструмент редактирования генов CRISPR-Cas9 для удаления генетической последовательности, которую они идентифицировали как вызывающую мутацию в гене Bace2 у 78 лабораторных мышей. Изменение уменьшило количество и размер меланосом у мышей.

“Цвет шерсти мышей-нокаутеров светло-коричневый, - сказал Вэй, который также является президентом Сельскохозяйственного университета Цзянси в Наньчане. – Это доказывает, что эта делеция потенциально может изменить цвет шерсти мыши, поскольку путь пигментации относительно консервативен (общий) у млекопитающих. Следовательно, очень вероятно, что эта мутация влияет на цвет шерсти коричневой панды”.

Неясно, что вызвало генетическую мутацию. Вэй сказал, что это, должно быть, связано со специфической средой гор Циньлин, климат которых отличается от климата провинции Сычуань. Генетическая мутация, по-видимому, не была результатом инбридинга, как предполагалось ранее, сказал он.

“Скорее всего, это результат естественной изменчивости, а не инбридинга. Наш анализ родства показывает, что родители Кизаи не являются близкими родственниками”, - добавил Вэй.

Тьеджун Ван, доцент кафедры природных ресурсов Университета Твенте в Нидерландах, сказал, что хорошей новостью является то, что уникальная окраска, по-видимому, не является результатом инбридинга. Ван, который изучал коричневых панд, не принимал участия в исследовании.

“Для тех, кто обеспокоен этим видом, это позитивное событие”, - сказал Ван, который сказал, что проработал полевым рейнджером в горах в течение 10 лет.

Ван сказал, что он аплодирует команде “за их огромные усилия в попытке пролить свет на этот научный вопрос”.