Полоски рыбы-зебры возникают из-за электрического потенциала клеток

Характерная окраска рыбы-зебры возникла благодаря тому, что светлые и темные пигментные клетки в полосках на ее теле не способны приблизиться друг к другу из-за взаимного электрического отталкивания между ними, заявляют японские биологи в статье, опубликованной в журнале Science.

Форма тела, окраска и другие внешние отличительные признаки животных зачастую возникают из-за любопытных физических феноменов. Так, гранулы пигментов на крыльях некоторых бабочек выстроены в особую трехмерную форму, которая делает их обладателей малозаметными со всех ракурсов зрения. Кроме того, кишечник всех позвоночных животных укладывается в петли по одной и той же математической формуле.

Сигеру Кондо (Shigeru Kondo) и его коллеги из университета Осаки (Япония) изучала различия в механизме окраски у обычных рыб-зебр (Danio rerio) и мутантных особей этого вида, у которых поврежден ген jaguar. Мутация в этом гене привела к тому, что такие рыбы потеряли полоски и приобрели неравномерную пятнистую окраску, из-за чего ученые окрестили их «ягуарами».

Еще в 2006 году другая группа биологов под руководством Кондо выяснила, что в темных пигментных клетках рыбы с мутантным геном отсутствует один из видов клеточных каналов, который поддерживает определенный уровень электрического потенциала на поверхности клетки.

В новой работе биологи предположили, что «электрические» каналы необходимы темным клеткам для повышения или понижения электрического напряжения на их оболочке до значения, которое светлые клетки воспринимают как сигнал к «отступлению».

Для проверки своей гипотезы ученые вырастили культуры пигментных клеток рыб-зебр и рыб-"ягуаров" и изучили их электрические свойства при помощи краски, которая светится при наличии напряжения.

Оказалось, что черный пигмент «ягуаров» заставил краску светиться сильнее, чем клетки полосатых рыб. Это свидетельствует о том, что мембрана клеток мутантных рыб постоянно «разряжается» в окружающую среду, что и вызывает свечение краски. Нормальные клетки сохраняют этот заряд, что позволяет им группироваться в полоски правильной формы, не смешиваясь с светлыми клетками.

Кондо и его коллеги намерены изучить механизмы образования полосок на теле других видов животных — вполне возможно, что взаимное отталкивание является широко распространенной техникой «рисования» полос, которую природа применяет для росписи шкур, перьев или хитина.