В книге Л.А. Пасечник ОКРАСЫ СОБАК. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ, БИОХИМИЧЕСКИЕ И МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ есть интересные материалы о роли меланинов. Учитывая, что Лариса Анатольевна очень доходчиво излагает материал, думаю эту главу из книги будет итересно прочесть и вам. В этом посте цитируется фрагмент 4 главы, содержащий матетериал общего характера:
Пасечник Л.А.
"ОКРАСЫ СОБАК. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ, БИОХИМИЧЕСКИЕ И МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ"
ЧАСТЬ 4
ОКРАС И ЗДОРОВЬЕ
Часто в обыденной жизни мы употребляем слово - одноклеточное, как символ чего-то примитивного и простого. На самом же деле, клетка - это величайшее чудо природы, основа жизни на нашей планете, а может и не только на нашей. По сложности устройства и функционирования обычная живая клетка даст фору современному заводу с высокими технологиями. Мы такие многоклеточные и такие умные до сих пор не имеем точной информации обо всех процессах протекающих в клетке, и о назначении всех молекулярных клеточных структур. И если мы когда-нибудь откроем ее тайны, то, возможно, даже сможем понять - каким образом возникла жизнь во Вселенной.
Самые крупные и сложные молекулы в клетке - это белки, и хотя органеллы клетки содержат также другие вещества (липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты, неорганические компоненты), практически все процессы в живых организмах, в том числе и окрасообразующие, связаны с их функционированием. На долю белков приходится не менее половины сухой массы живой клетки. В живых организмах они выполняют самые разнообразные функции: строительную, каталитическую, запасающую, транспортную, двигательную, энергетическую, регуляторную, защитную и служат теми молекулярными инструментами, с помощью которых реализуется генетическая информация.
Именно оттуда, с молекулярного уровня, и следует начинать изучение генетики, в том числе и генетики окрасов. В популярных статьях по генетике принято говорить, что гены кодируют определенные признаки. Такое весьма упрощенное представление, на мой взгляд, является еще одним дезориентирующим фактором для тех, кто интересуется генетикой хотя бы и на любительском уровне. В действительности ген кодирует не признак (само это понятие весьма расплывчато), а определяет строение одного из белков живой клетки и тем самым участвует в формировании признака или свойства организма.
В «правильном» гене будет записана правильная формула, и эта запись является шаблоном, по которому клетка будет производить нужный белок. Но если однажды в структуре гена произойдет какое-то изменение (мутация), то и белок, созданный по такому ошибочному шаблону будет иметь совсем другую химическую формулу. В зависимости от того насколько важную функцию в клетке выполняет этот белок и насколько серьезное изменение произошло в его структуре, будет зависеть и то - какие изменения произойдут в работе клетки и какой это окажет в конечном итоге эффект на весь организм в целом. Например, мутация, приведшая в нерабочее состояние важнейшую аминокислоту - тирозин, неизбежно приведет к гибели особи, поскольку тирозин является основой не только для производства меланина, но еще и инсулина, адреналина, норадреналина, тироксина и многих других важнейших белков.
Редкий случай, когда мутация в одном белке сказывается лишь на одной-единственной функции в организме или одном признаке. Скорее всего, такие случаи стоит отнести на нашу недостаточную осведомленность обо всем спектре функций этого белка. Существующий в генетике термин «плейотропия» - способность одного гена оказывать влияние на несколько разных признаков организма, может быть применим практически к каждому гену. Специалисты породники уже давно заметили, что представители одной и той же породы, имеющие разные окрасы, также имеют и некоторые отличительные особенности в экстерьере, не зависимо от того - ведется ли в породе разведение по окрасам или нет. Подробнее о каждом из окрасообразующих генов мы поговорим позже, а пока что обратимся к конечному продукту деятельности меланоцитов - меланину.
Зачем нужен организму меланин? Только ли для окраски шерсти или есть еще другие важные функции? В начале второй главы я коротко затронула вопрос полифункциональности этих соединений и теперь пришло время разобраться с этим вопросом подробнее. Первая важнейшая задача меланина - участие в репарации ДНК. Репарация - это особая функция, заключающаяся в способности исправлять повреждения и разрывы в молекулах (ДНК), возникающие вследствие воздействия ионизирующего излучения и различных физических и химических агентов, а также при нормальном биосинтезе ДНК в процессе жизнедеятельности клеток.
Задача вторая - участие в процессах функционирования дыхательной цепи как акцептор электронов. В процессе дыхания углеводы, жиры и белки подвергаются многоступенчатому окислению, протекающему во всех живых клетках. Основная функция окисления - обеспечение организма энергией в доступной для использования форме. Окисление в клетках связано с передачей т. н. восстанавливающих эквивалентов (ВЭ) - атомов водорода или электронов - от одного соединения - донора, к другому - акцептору. Система синтеза меланина сопряжена с системой транспорта электронов по дыхательной цепи, поскольку известно, что одним из метаболитов обмена меланина является убихинон, который в процессе окисления-восстановления служит промежуточным звеном передачи электронов от ци-тохрома-b к цитохрому-с.
В процессе окисления меланин выполняет еще одну задачу - нейтрализует продукты окисления липидов. Очень важная функция, учитывая, что особой чувствительностью к переокислению липидов при стрессе обладают ткани миокарда, скелетных мышц и нервных волокон.
Еще - меланин участвует в нейромедиаторных процессах при многочисленных патологических нарушениях функциональных структур нейронов. Медиаторы осуществляют перенос возбуждения с нервного окончания на рабочий орган и с одной нервной клетки на другую.
Следующая функция меланина - фото- и радиопротекция. У меланина обнаружено наличие неспаренных электронов, что придает этому веществу свойства стабильных свободных радикалов. Неспаренные электроны способствуют более эффективному поглощению солнечной радиации. Кроме того, они легко захватывают и обезвреживают опасные для клеток высокоактивные свободные радикалы, которые могут образоваться, например, при действии радиоактивного излучения. Таким образом, меланин выполняет сразу две защитные функции - ультрафиолетового фильтра и антиоксиданта.
Сравнительно недавно ученые, обратившие внимание на усиление пигментации кожи на месте заживающих ран и ожогов, доказали, что роль меланинов не сводится только к фотозащите покровов. По всей видимости, они принима¬ют деятельное участие в ликвидации последствий любого стрессового воздействия, нарушающего клеточный гомеостаз, и являются важной составной частью иммунной системы организма в целом.
Необходим меланин и для нормальной работы таких важных органов чувств, как зрение и слух. Слой темного пигмента защищает светочувствительные клетки сетчатки и повышает четкость получаемого изображения, поглощая излишний свет и гася блики, отраженные от внутренней поверхности глаза. Во внутреннем ухе меланоциты содержатся в так называемой сосудистой полоске, вырабатывающей эндолимфу, заполняющую полость ушной улитки. При отсутствии или недостатке меланина эндолимфа изменяет свой ионный состав, что сказывается на остроте слуха. В той или иной степени плохо слышат и животные-альбиносы, и люди-альбиносы
Достаточно внушительное досье, но не исключено, что и это далеко не полный список. В частности, еще в самом начале пути находится изучение меланинов находящихся в клетках соединительной ткани мягких мозговых оболочек, особенно в окружности продолговатого мозга.
Из всего этого следует, что меланин - это не просто декоративная краска. Меланины можно обнаружить в организме практически всюду - в мозге и центральной нервной системе, в слизистых оболочках, по ходу увеального тракта глаза, в пигментном эпителии сетчатки, в радужной оболочке, в коже и шерсти, а также во внутренних органах и тканях, где в норме этот пигмент не встречается кишечник, пищевод и пр.
Важно не только наличие меланина в организме, но так же его тип и количество. Еще Чарльз Дарвин обратил вни¬мание на то, что белые особи домашних животных менее устойчивы к заболеваниям (к отравлению ядовитыми растениями), чем темноокрашенные. Позднее было установлено пониженное содержание антитоксинов в крови светлоокрашенных домашних животных. В результате многочисленных исследований свойств меланинов было установлено, что в организме человека и животных эумеланин значительно более устойчив к разного рода воздействиям, чем феомеланин. Особенно это касается защитных свойств при воздействии различных видов излучения: ультрафиолетового, радиоактивного, видимого света. Вот лишь несколько фактов. В зоне радиоактивного заражения после аварии на Чернобыльской АЭС, выживают только черные куры. А результаты исследования проведенного учеными в Национальном институте рака США, показали, что кошки черного окраса имеют лучшую иммунную защиту против многих болезней. Связь пигментации кожи и шерсти с физиологическими отправлениями организма установлена профессором Дюрстом, нашедшим, что щелочность крови (играющая роль в выносливости организма) у лошадей, ниже при светлой масти (серой, рыжей) и, по сравнению с ними, выше у гнедых на 10-15%, у вороных - на 18-25% (рыжий окрас лошадей аналогичен рецессивному рыжему е-окрасу собак, гнедой -доминантному агути-рыжему, вороной окрас - черный).
Таким образом, эумеланин является более ценным пигментом для организма и с точки зрения здоровья, всем живым организмам на нашей планете лучше всего было бы иметь сплошной черный окрас. Но окраска животных, кроме всего прочего, очень важна для адаптации организма к условиям окружающей среды. В первую очередь это маскировка - окраска, благодаря которым животное становится неза¬метным на фоне окружающей обстановки. Маскировочная окраска может быть криптической, скрадывающей и расчленяющей. Криптическая окраска цветом и рисунком подражает фону. Скрадывающая окраска основана на эффекте противотени: наиболее ярко освещаемые участки тела окрашены темнее менее освещенных, имеющих светлую окраску; при этом окраска кажется монотонной, а очерта¬ния животного сливаются с фоном. Мы уже рассматривали этот тип окраски, знакомясь с локусом Агути. Расчленяющая окраска характеризуется наличием контрастных полос или пятен, разбивающих контур тела на отдельные участки, благодаря чему животное становится незаметным на окружающем фоне. Расчленяющая окраска часто сочетается с криптической и встречается у многих животных; тигров, жираф, зебр, бурундуков, у некоторых рыб, земноводных, пресмыкающихся, насекомых.
Ряду млекопитающих свойственна предостерегающая, или предупреждающая (апосематическая), окраска, представляющая полную противоположность криптизму. Для нее характерны бросающиеся в глаза контрастные цветовые пятна, как бы предупреждающие врага о несъедобности их носителя или о способности его, дать жестокий отпор. Классический пример окраски апосематического типа представляют вонючки, обладающие яркой (сочетание белых и черных полей) окраской и крайне едкими выделениями вонючих желез, дикобразы, способные пучками острых и длинных игл нанести тяжелые раны даже волку, тигру и др.
Так что, не смотря на свою полезность, черный окрас имеет ряд противопоказаний к распространению. Зачем, к примеру, белому медведю черная шерсть и более могучее здоровье, если он умрет с голоду, не имея возможности незаметно подкрасться к добыче?
Все то богатство окраски животных, удивительным образом гармонирующее с окружающей средой и отвечающее функциональной роли каждого-отдельного биологического вида, возникло вовсе не в результате каких-то случайных процессов. Хотя в учебниках по биологии до сих пор пишут, о случайных мутациях, чудесным образом «угадавшие» рисунок листа растения, на котором обитает насекомое или цвет шерсти, точно копирующий песчаные дюны или белоснежные льды, и даже необходимость сезонного изменения окраски для некоторых животных. Теория вероятности категорически возражает против случайного характера приспособительных мутаций, ни один вид не выжил бы в природе, дожидаясь такого счастливого случая. Приспособительное изменение окраски и её рисунка происходит при участии нервной системы под влиянием зрительных раздражении и гормонов гипофиза, щитовидной железы и эпифиза, индуцирующих направленные мутации в генах.
На первый взгляд это кажется еще более фантастическим чем случайные мутации, но это лишь говорит о том - как мало нам известно о законах микромира и о влиянии их на макромир.
Возникновение таких запрограммированных изменении в структуре ДНК ни в коем случае не отменяет существование изменений случайных. Случайные мутации не только имеют место, но даже составляют львиную долю всех мутации. Если первые, чаще всего, являются полезными, то вторые, наоборот, преимущественно вредные. В дикой природе особи с неблагополучными мутациями имеют небольшие шансы выжить и оставить после себя потомство и потому большинство этих мутаций не закрепляются в поголовье. Но как только речь заходит о домашних животных, то все законы природы действуют с большой натяжкой. Если человеку нравится новый признак, который возникает благодаря мутации, то он закрепляет этот признак селекционными методами. Экстерьер большинства пород собак красноречиво говорит о том, что далеко не всегда человек руководствовался полезностью нового признака. Это касается и окрасов собак.
Известную группу генов, определяющих окрас собак, можно разделить на те, которые возникли в результате полезных мутаций и те, которые появились благодаря случайным вредным мутациям. Но прежде нужно выделить ряд аллелей, которые определяют «норму» для биологического вида Canis familiaris, то есть кодируют правильную формулу белка и являются исходным геном, от которого и «произошли» остальные аллели в каждом из локусов. Вот этот ряд:
awBCDEgkPmrSt.
Начало
Помощь
Поиск
Вход
Регистрация
Печать