Геккона звали Мистер. Морозный, и его трудно было не заметить.
Желтые полосы на его спине, а из пятен на голове и хвосте выглядывала необычно белая кожа. "Это действительно поразительный образец окраски," говорит исследователь Медицинского института Говарда Хьюза Леонид Кругляк, генетик из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA).
Калифорнийский магазин рептилий начал разведение Mr. Frosty в 2016 году произвел колонию лимонно-желтых ящериц. Цветовая гамма была известна как «Лимонный мороз» – с яркими полосами и яркими пятнами за редких животных можно было выручить более 2000 долларов.
Но у ярких гекконов была одна проблема. Примерно у 80 процентов развиваются луковичные белые опухоли кожи в течение первых пяти лет жизни. У некоторых людей эти опухоли могут стать массивными, что затрудняет передвижение животных и потенциально может вызвать инфекцию в случае разрыва. Кругляк и его коллеги подозревали генетический корень – возможно, единственную мутацию в единственном гене. "Казалось вероятным, что то же самое, что придавало гекконам такую необычную окраску, также вызывало опухоли," он говорит.
Теперь, используя различные генетические анализы, его команда проследила опухоли и окраску до гена, связанного с кожной меланомой, смертельным раком у людей, сообщает 24 июня 2021 года в журнале PLOS Genetics команда.
"Выявить генетическую основу этого признака у рептилий действительно чудесно," говорит Дуглас Менке, генетик развития из Университета Джорджии, который не принимал участия в работе. По его словам, генетические исследования рептилий – редкость, а биомедицинские исследования – еще реже. По его словам, как мыши и рыбки данио, изучаемые в лаборатории, леопардовый геккон однажды может стать моделью для ученых, исследующих меланому.
"Неизвестно, станет ли леопардовый геккон лабораторной мышью в мире рептилий," он говорит. "Но это конечно возможно."
Красочное сотрудничество
Когда в 2017 году в лабораторию Кругляка впервые пришел постдок Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, он искал интересный проект. Вдохновение пришло, когда он наткнулся на "вид дня" статья онлайн о леопардовом гекконе. "На меня сразу выскочили образы," Го говорит. "У этих животных так много завораживающих цветов и узоров."
Гекконы бывают самых разных ярких оттенков, таких как Sunburst Tangerine, Black Night и Granite Snow, но ученые мало что знали о генетике этих вариантов. "У нас очень ограниченное представление о том, как животные отображают это удивительное разнообразие цветов," Кругляк говорит. На самом деле о генетике рептилий известно немного.
Ящерицы и змеи не признанные лабораторные животные, такие как мыши, и ученые не разработали обширных инструментов для их изучения. Геном леопардового геккона, например, не был подробно описан, и никто не указал, какие гены на каких хромосомах лежат.
На встречу с Кругляком, "Леонид был так взволнован и начал подсчитывать количество животных и разрабатывать стратегию картирования," Го говорит. Тем не менее, если Го и Кругляк хотели выяснить, какие гены и какие цвета лежат в основе, им сначала нужна была ДНК геккона. Гуо поделился идеей с Стивом Сайксом, заводчиком рептилий из Калифорнии. У Сайкса были сотни гекконов, тщательные записи о разведении и, как выяснилось, страсть к науке. "Это был очень удачный момент в моей жизни," Го помнит. Сайкс согласился сотрудничать с учеными и представил их г-ну. Фрости и его колоритные кузены.
Охотники за генами
Ослепительные цвета многих животных, включая тропических рыб, хамелеонов и леопардовых гекконов, происходят из клеток, называемых иридофорами. В отличие от клеток кожи человека, которые получают свой цвет от химического пигмента меланина, иридофоры создают цвет с помощью кристаллов. Форма и структура этих кристаллов влияют на то, как они изгибаются и отражают свет, создавая радугу возможных цветов. У леопардовых гекконов расположение кристаллов обуславливает белый цвет.
Гуо собрал ДНК 500 из этих ящериц, а затем прочитал генетический "письма" геномов животных. Команда искала участки ДНК, которые можно было связать с определенными цветовыми вариациями, в частности, генетические указатели, которые встречались только у животных Lemon Frost.
Лаборатория Кругляка – это не лаборатория рептилий, и его команда никогда раньше не изучала леопардовых гекконов. Но его исследования действительно сосредоточены на генетической основе множества черт у разных организмов. Он исследовал штаммы дрожжей с необычным метаболизмом и круглых червей, устойчивых к определенным лекарствам. Проект по геккону предложил новый поворот в специализации команды Кругляка – сопоставление определенного признака с определенным участком генома.
Исследователи сопоставили признак Lemon Frost с областью, содержащей единственный ген, SPINT1. Этот ген уже был связан с раком у людей и других животных. Без функционирующего гена SPINT1, например, у мышей и рыбок данио развиваются опухоли. Ученые также обнаружили, что ген является причиной меланомы кожи человека.
«Учитывая роль гена в развитии рака, это явный кандидат на то, что вызывает опухоли у гекконов Lemon Frost», – говорит Кругляк. Возможно, что ошибки в гене увеличивают производство белых клеток кожи и светоотражающих кристаллов внутри них, что придает гекконам характерную яркую окраску и их опухоли.
Затем Гуо хочет изучить генетическую основу еще большего количества окрасов ящериц, включая две разновидности, называемые Blizzard и Patternless, в которых отсутствуют все цвета и узоры. Он и Кругляк не знают, откроет ли работа другие выводы, потенциально имеющие отношение к здоровью человека. Кругляк говорит, что в этом и заключается суть исследований, движимых любопытством. Изучение необычных явлений из чистого любопытства может вести ученых в удивительных направлениях и в конечном итоге раскрывать новые взгляды на важные молекулярные пути.
Кроме того, он добавляет, "как можно не любить историю, которая начинается с животного по имени мистер. Морозный?"