Несколько способов сделать мешотчатого прыгуна черным

Жизнь в пустынных областях юго-запада США требует от растений и животных, обитающих в этом регионе, умения приспосабливаться к разнообразным местным условиям. А значит, эта обширная зона может служить прекрасной лабораторией для изучения эволюционных адаптации.

В пустыне Пинакате на юго-западе Аризоны есть участки черной каменистои земли, покрытой застывшей лавой, возраст которой приближается к миллиону лет. Здесь, а также в других областях на юго-западе США обитает вид грызунов, называемых мешотчатыми прыгунами (Chaetodipus intermedius). В 1930-х годах натуралисты заметили, что мешотчатые прыгуны, обнаруженные на этих черных камнях, обычно меланисты, а те, что живут на светлом песке, имеют светлую окраску (рис. 9.6). Таким образом, корреляция между условиями обитания и окраской меха, по-видимому, является адаптацией, позволяющей скрыться от хищников, особенно сов. Хорошо документирован тот факт, что совы питаются этими мышами, и эксперименты показали, что они умеют различать светлых и темных мышей даже ночью (ясное небо в пустыне пропускает достаточное количество лунного света). Дополнительным подтверждением адаптивного значения окраски является одинаковое распределение темных и светлых мышей во многих участках этого региона.

Рис. 9.6. Связь между средой обитания и окраской меха мешотчатых прыгунов. Светлоокрашенные мыши обычно живут на светлой почве, а темные — на окаменевшей лаве, что позволяет им скрываться от хищников. Фотография предоставлена Майклом Нахманом; из статьи М. Nachman et al., PNAS100 (2003): 5268.

Для изучения генетических основ меланизма у мешотчатых прыгунов Майкл Нахман и его коллеги из Университета Аризоны проанализировали последовательности генов MC1R у светлых и темных мышей. В гене MC1R темных мышей они обнаружили наличие четырех мутаций, которые приводят к замене четырех аминокислот в белке MC1R. Этими аминокислотными заменами белок MC1R темных мышей отличается от белка MC1R светлых мышей. Эти различия белковой последовательности указывают на то, что в данной популяции, как и в популяциях ягуаров, ягуарунди и банановых певунов, присутствует постоянно активная форма белка MC1R, обеспечивающая темную окраску меха и оперения носителям соответствующей мутации. Генетические доказательства, корреляция между окраской мышей и их местообитанием, а также данные некоторых дополнительных полевых и лабораторных экспериментов позволяют нам нарисовать убедительную картину эволюции окраски животных в естественных условиях под действием отбора.

Однако эта замечательная история еще не окончена. Нахман с коллегами исследовали также светлых и темных мешотчатых прыгунов из другого района, расположенного в шестистах километрах от мест обитания аризонской популяции. Вторая популяция обитает на участках покрытой лавой земли в штате Нью-Мексико. С экологической точки зрения ситуация здесь точно такая же, а вот с генетической — совсем другая. Темные мыши из Нью-Мексико вовсе не имеют мутаций в гене MC1R. У них нет мутаций и в гене Agouti, которые также Могли бы привести к появлению темной окраски (поскольку Agouti ингибирует MC1R, мутация ингибитора позволяет белку MC1R быть постоянно активным). Это означает, что мутации каких-то других генов, кроме MC1R и Agouti, также могут вызывать меланизм. Таким образом, у двух черных популяций одного и того же вида, живущих в похожих условиях на покрытой лавой поверхности, разными способами развивался меланизм. Эволюция одного признака не всегда идет одним путем, даже у одного и того же вида.