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.
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».
«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».