Казалось, утконос уже не может быть страннее, но смог

Казалось бы, какие ещё сюрпризы может преподнести утконос (Ornithorhynchus anatinus) — животное, у которого уже есть клюв, как у утки, хвост, как у бобра, он откладывает яйца, как рептилии, а самцы вооружены ядовитыми шпорами на задних лапах. Но наш герой снова удивил.

В журнале Biology Letters вышло новое исследование, которое показывает, что список странных особенностей утконоса еще не закончен. Ученые нашли в его шерсти полые меланосомы — микроскопические структуры, которые раньше считались исключительно птичьими. Это первый раз, когда такие штуки обнаружили у млекопитающих, и теперь возникают новые вопросы про окраску и защитные свойства шерсти.

Цвет шерсти, кожи и перьев зависит от пигмента меланина. Он находится в меланосомах — крошечных структурах внутри клеток. Их форма и строение влияют не только на оттенок, но и на физические свойства покровов. У большинства млекопитающих меланосомы плотные, цельные. Вытянутые обычно дают темные цвета — черный или коричневый, а круглые чаще встречаются при светлых или рыжеватых тонах. У птиц все сложнее: у них бывают полые меланосомы — оболочка тонкая, а внутри пустота. Такие штуки могут отражать и рассеивать свет, создавая сложные эффекты, вроде переливов и металлического блеска. Раньше думали, что у млекопитающих такого вообще не бывает.

Открытие сделали случайно, когда сравнивали микроструктуру окраски у разных животных. Ученые собирали большую базу меланосом млекопитающих, рассматривая образцы волос под электронным микроскопом. Когда посмотрели шерсть утконоса, оказалось, что часть меланосом устроена необычно — внутри есть полости. Сначала подумали, что это ошибка или дефект образца, проверили несколько раз. Но результаты подтвердились: полые структуры — это нормальная часть волоса утконоса.

Интересно, что большинство меланосом у утконоса круглые, а такая форма обычно связана с красновато-оранжевыми оттенками. Но внешне его шерсть темно-коричневая. Значит, цвет меха зависит не только от формы меланосом, но и от их внутреннего строения, плотности и распределения внутри волоса. Выходит, структура окраски сложнее, чем считалось.

Сам факт, что у млекопитающего есть полые меланосомы, меняет прежние представления о различиях между птицами и млекопитающими. Раньше считалось, что такие структуры — уникальная черта птиц, а эволюция млекопитающих пошла другим путем. Теперь видно, что границы между этими механизмами не такие строгие. Это важно не только для изучения современных животных, но и для палеонтологии. Ученые часто используют форму меланосом, чтобы восстановить окраску вымерших видов, включая динозавров. Теперь ясно, что такие реконструкции требуют осторожности, ведь структуры, которые считались птичьими, могут встречаться и у млекопитающих.

Ученые также думают, что полые меланосомы могут выполнять не только оптическую, но и физическую роль. Одна из гипотез связана с теплоизоляцией. Утконосы живут в воде и часто ныряют в холодную воду. Их мех должен хорошо удерживать тепло. Полые структуры теоретически могут уменьшать теплопроводность волоса и создавать дополнительные воздушные карманы, что улучшает теплоизоляцию. В природе такое часто встречается: воздух плохо проводит тепло, поэтому материалы с пустотами лучше сохраняют тепло.

Но это пока только догадки. Если полые меланосомы помогают удерживать тепло, их можно было бы ожидать у других водных млекопитающих, например, у бобров или выдр. Пока у них ничего подобного не нашли. Значит, функция полых меланосом у утконоса остается загадкой и требует дальнейших исследований.

С точки зрения эволюции утконос занимает особое место среди млекопитающих. Он относится к однопроходным — древней ветви яйцекладущих, которая отделилась от других очень рано. Поэтому утконос сочетает признаки разных групп: откладывает яйца, как рептилии, кормит детенышей молоком, как млекопитающие, и у него есть уникальная сенсорная система — электрорецепторы в клюве, чтобы находить добычу под водой. Теперь к этому списку добавилась еще одна особенность — необычное строение пигментных структур в шерсти.

Пока непонятно, являются ли полые меланосомы древней чертой, которая сохранилась у утконосов с ранних этапов эволюции, или это новая адаптация к условиям жизни. Ответ можно получить, изучив близких родственников утконоса, особенно ехидн, а также проведя более детальные исследования структуры их шерсти и физических свойств волоса.

Как часто бывает в науке, новое открытие породило новые вопросы. Почему полые меланосомы появились именно у утконоса? Как они влияют на свойства шерсти? Они выполняют в основном оптическую функцию или участвуют в теплоизоляции? Есть ли такие структуры у других редких или малоизученных млекопитающих? Ответы потребуют дополнительных исследований — от микроскопического анализа до экспериментов по измерению теплопроводности волос.

Утконос давно стал символом того, насколько необычной может быть эволюция. Каждая новая деталь его строения показывает, что даже хорошо изученные животные могут скрывать неожиданные особенности. Открытие полых меланосом — еще один пример того, как изучение мельчайших структур может изменить представления о работе целых биологических систем и о путях развития жизни на Земле.