Ponekad je ime samo ime. Uzmite medvede, na primer. U Nacionalnom parku Jelouston, crni medvedi brojčano nadmašuju svoje rođake braonkaste boje grizlija, a u obalnim oblastima severozapadnog Pacifika, ako neko kaže „smeđi medved“, misli na grizlija. Ali nisu svi mrki medvedi grizli.
Američki crni medvedi (Ursus americanus), za koje bi se logično pretpostavilo da su crni, zapravo dolaze u nizu boja, uključujući braon (takođe poznat kao cimet), plavu ili plavkasto-sivu. Drugi imaju kapute koji su mešavina nekoliko boja. Dakle, kako razlikovati Ursus americanus boje cimeta od njegovog braon (grizli) rođaka Ursus arctos? Razlike u obliku i veličini tela mogu biti suptilne. Jedna hipoteza za boju cimeta Ursus americanus je da oponaša izgled medveda grizlija, pomažući u kamuflaži ili odbrani.
Sada su istraživači sa HudsonAlpha, Univerziteta u Memfisu i Univerziteta u Pensilvaniji otkrili šta uzrokuje boju cimeta, što baca malo svetla na ovu konfuziju boja. Rad je objavljen u časopisu Current Biologi.
Varijanta gena odgovorna za cimet morf crnog medveda
Emili Puckett, Ph.D., docent bioloških nauka na Univerzitetu u Memfisu, posvetila je svoju karijeru učenju više o evoluciji i genetici medveda. Uz pomoć partnera u državnim, pokrajinskim i saveznim agencijama za divlje životinje, prikupila je stotine uzoraka DNK i dlake severnoameričkih medveda. Udružila se sa Gregom Baršom, MD, Ph.D., istraživačem fakulteta u HudsonAlpha, i stručnjakom za pigmentaciju životinja kako bi otkrila zašto crni medvedi nisu uvek crni.
Kod sisara pigment proizvode ćelije kože koje se zovu melanociti. Postoje dve vrste melanina: eumelanin je crn ili braon, a feomelanin je crven ili žut. Opšte je prihvaćeno da genetske varijacije u biosintezi melanina dovode do razlika u boji kose, očiju i kože. Proučavajući fotografije medveda i hemijskom analizom njihovih odgovarajućih uzoraka dlake, tim je utvrdio da crni medvedi boje cimeta imaju smanjene količine eumelanina, baš kao i grizli.
Analiza sekvence genoma skoro 200 medveda otkrila je različite misense mutacije u proteinu 1 povezanom sa tirozinazom (TIRP1): crni medvedi boje cimeta imaju mutaciju zvanu TIRP1 R153C dok većina (ali ne svi) grizli medvedi imaju mutaciju zvanu TIRP1 R114C. Gen TIRP1 proizvodi enzim unutar melanocita koji pomaže u proizvodnji eumelanina, tako da je logično da cimet i grizli medvedi imaju manje eumelanina. Štaviše, funkcionalne studije koje je sproveo dr Miki Marks, profesor patologije na Univerzitetu u Pensilvaniji i njegova laboratorija, utvrdile su da mutacije TIRP1 R153C i TIRP1 R114C ometaju sintezu i distribuciju melanina.
„Kada smo pogledali druge vrste, bili smo iznenađeni kada smo otkrili da je varijanta TIRP1 R153C odgovorna za cimet U. americanus identična onoj koja je prethodno opisana kao uzrok okulokutanog albinizma (OCA3) kod ljudi“, kaže Barš. OCA3 karakteriše crvenkasta koža i kosa i česte vizuelne abnormalnosti i najčešći je kod ljudi afričkog ili portorikanskog porekla. Ali prema Puckettu, medvedi sa TIRP1 mutacijama imaju normalnu kožu i dobro vide.
Kada i gde je nastala morfologija cimeta?
Varijanta TIRP1 R153C prvenstveno je pronađena na jugozapadu Sjedinjenih Država, na nižim frekvencijama koje su se kretale ka severu ka jugoistočnoj Aljasci i teritoriji Jukon. TIRP1 R153C je bio povezan sa bojom cimeta u crnim medvedima i čokoladnom i svetlo braon bojom, što znači da čini skoro svu raznolikost boja među U. americanus.
Istraživači su koristili svoje podatke da saznaju više o mutaciji TIRP1 R153C. Jedna hipoteza je da je možda počelo kod grizlija, a zatim se prenelo na crne medvede, ali je demografska analiza pokazala da to nije slučaj. Umesto toga, mutacija TIRP1 R153C nastala je spontano pre oko 9.360 godina kod crnih medveda koji žive u zapadnim Sjedinjenim Državama, a zatim se proširila dok su se medvedi kretali po svom trenutnom geografskom području.
„Na osnovu današnjeg širokog spektra, mutacija TIRP1 R153C koja je nastala kod crnih medveda pre više od 9.000 godina verovatno je dala prednost medvedima sa cimetom“, kaže Puckett. „Koristili smo genetsko modeliranje i simulacije da predvidimo selektivne sile koje deluju na morfijum cimeta. Ali naša predviđanja su isključila hipotezu mimikrije grizlija, kao i drugu hipotezu koja ima veze sa termoregulacijom.“
O tome zašto je uopšte nastala varijanta boje kaputa, tim iznosi novu hipotezu: kripsa. Kripsa se odnosi na sposobnost životinje da se sakrije i uklopi u okolinu. Generalno, kripsa se nalazi u vrstama plena i predatorima iz zasede koji se boje podudaraju u svom okruženju. Ovde istraživači predlažu kripsu kao širi mehanizam prilagođavanja za vrste velikog tela.
„Ovi rezultati ilustruju kako genetske varijacije u biosintezi melanina mogu biti u osnovi ikoničkih fenotipova i informisati naše razumevanje varijacije boja i nedavne evolucije kod velikih mesoždera“, kaže Barš.
