นักชีววิทยาระบุเส้นทางโมเลกุลใหม่ที่อยู่เบื้องหลังรูปแบบขนของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
การศึกษาใหม่ชี้ให้เห็นว่า Chipmunks และแถบแสงของหนูตัวอื่น ๆ ถูกทาสีด้วยแปรงรีไซเคิล เว็บสล็อต นักวิจัยรายงานเมื่อวันที่ 2 พฤศจิกายนที่ผ่านมาว่า โปรตีนที่รู้จักกันเป็นแนวทางในการพัฒนาใบหน้าถูกนำไปใช้ใหม่อย่างน้อยสองครั้งในช่วงวิวัฒนาการเพื่อสร้างแถบสีอ่อนบนหนู โปรตีนที่เรียกว่า ALX3 อาจเป็นตัวควบคุมที่สำคัญของลายทางในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่น ๆ รวมทั้งแมวและแรคคูน Michael Levine นักชีววิทยาด้านพัฒนาการที่มหาวิทยาลัยพรินซ์ตันซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษาใหม่กล่าว
งานวิจัยบางชิ้นแสดงให้เห็นว่าผีเสื้อและแมลงชนิดอื่นๆ สร้างรูปแบบปีกที่ซับซ้อนได้อย่างไร ( SN: 7/17/10, p. 28 ) แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่เข้าใจกลไกทางชีววิทยาที่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมใช้ในการสร้างจุด จุด รอยต่อ และลายทางที่ตกแต่งเสื้อโค้ตของพวกมัน การเปิดเผยอุปกรณ์ระดับโมเลกุลอาจทำให้กระจ่างเกี่ยวกับกระบวนการวิวัฒนาการที่ช่วยให้สัตว์พรางตัวและปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมของพวกมันได้
ในการศึกษาครั้งใหม่นี้ นักชีววิทยาด้านพัฒนาการด้านวิวัฒนาการ Ricardo Mallarino จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดและเพื่อนร่วมงานได้ตรวจสอบแถบหลากสีของหนูลายแอฟริกัน ( Rhabdomys pumilio ) แถบสีอ่อนสองแถบ ขนาบข้างด้วยแถบสีดำ วิ่งตามหลังหนู แถบขนที่มีสีน้ำตาลอมน้ำตาลเหมือนกันกับส่วนอื่นๆ ของร่างกายแยกแถบสีเข้ม-สว่าง-เข้ม ลวดลายต่างๆ ถูกสร้างขึ้นโดยเส้นผมสามประเภท: ขนที่มีปล้องสีเหลืองพันกันที่งอกขึ้นจากโคนสีดำจะมีแถบอยู่ตรงกลาง ในขณะที่ขนสีดำสนิทจากโคนจรดปลายจะพบได้ในแถบสีดำ ขนที่มีฐานเป็นสีดำแต่ไม่มีเม็ดสีในด้ามประกอบเป็นแถบสีอ่อน
Hopi Hoekstra นักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการของฮาร์วาร์ดซึ่งเป็นผู้นำการศึกษาครั้งใหม่กล่าวว่า ขนที่ไม่มีสีเหล่านั้นดูลึกลับ โดยปกติผมขาวจะเกิดขึ้นเนื่องจากสัตว์มีการกลายพันธุ์ที่ป้องกันไม่ให้เซลล์สร้างเม็ดสี แต่เนื่องจากหนูลายแอฟริกันไม่มีการกลายพันธุ์ดังกล่าว เป็นที่แน่ชัดว่าหนูจะต้องสร้างลายทางที่ต่างออกไป
ในสัตว์มีกระดูกสันหลัง
เซลล์ที่สร้างเม็ดสีที่เรียกว่าเมลาโนไซต์จะเคลื่อนตัวไปทั่วร่างกายในขณะที่ตัวอ่อนพัฒนา วิธีหนึ่งที่สามารถสร้างลายทางคือโดยการย้ายเมลาโนไซต์เพื่อสร้างรูปแบบ การวิจัยก่อนหน้านี้ในปลาม้าลายระบุว่าลายทางด้านข้างของปลาเป็นแบบนั้น ( SN: 2/22/14, p. 9 ) นักวิจัยให้เหตุผลว่า แถบแสงอาจส่งผลหากเซลล์เมลาโนไซต์ไม่ย้ายเข้าไปในแถบผิวหนังของหนู ขนจะขึ้นที่นั่น แต่ไม่มีเม็ดสี นั่นคือสิ่งแรกที่ Mallarino ตรวจสอบ เขาตรวจดูแถบสีขาวในผิวหนังของเอ็มบริโอเมาส์ลายทางสองสามวันก่อนคลอด เขาพบว่าเมลาโนไซต์ไม่มีปัญหาในการแทรกซึมเข้าไปในบริเวณที่มีแถบแสง แต่เมื่ออยู่ในแถบลาย เซลล์จะไม่เติบโตอย่างเหมาะสม ดังนั้นจึงไม่มีการสร้างเม็ดสี
นักวิจัยได้ตรวจสอบกิจกรรมของยีนในลายทางต่างๆ ในตัวอ่อนของเมาส์เพื่อหาว่าสิ่งใดที่ขัดขวางไม่ให้เมลาโนไซต์ไม่สามารถผลิตเม็ดสีได้ นักวิจัยค้นพบยีนที่สร้าง ALX3 ในแถบแสงแถบแสงมากกว่าแถบสีน้ำตาลหรือสีดำ ผลลัพธ์นั้นน่าประหลาดใจเพราะไม่มีใครรู้ว่า ALX3 เกี่ยวข้องกับการสร้างเม็ดสี Hoekstra กล่าว เป็นที่ทราบกันดีว่าช่วยควบคุมการก่อตัวของกระดูกและกระดูกอ่อนบนใบหน้า
ไม่ชัดเจนว่า ALX3 ระดับสูงทำให้เกิดแถบแสงหรือไม่ ทีมของ Hoekstra ได้ทำการทดลองในเซลล์ของหนูทดลองเพื่อค้นหาว่าโปรตีนอาจส่งผลต่อการสร้างเม็ดสีอย่างไร การเพิ่มระดับ ALX3 ในเซลล์ขัดขวางการทำงานของยีนที่เรียกว่าMitfซึ่งเป็นตัวควบคุมหลักในการผลิตเม็ดสีและการเจริญเติบโตของเมลาโนไซต์
ปรากฎว่าแม้ในหนูทดลอง โปรตีนส่วนใหญ่ถูกสร้างขึ้นที่หน้าท้อง ซึ่งมีแนวโน้มที่จะเป็นสีอ่อน การวิจัยเกี่ยวกับเม็ดสีก่อนหน้านี้ล้มเหลวในการเปิดใช้งาน ALX3 เนื่องจากนักวิจัยกำลังทำงานกับหนูขาว Hoekstra กล่าว
Chipmunks ตะวันออก ( Tamias striatus ) ซึ่งเป็นบรรพบุรุษร่วมกับหนูลายแอฟริกันเมื่อประมาณ 70 ล้านปีก่อน ได้สร้าง ALX3 ขึ้นในแถบสีอ่อนที่สีข้าง ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่าสัตว์ฟันแทะต่าง ๆ นำความสามารถของ ALX3 กลับมาใช้ใหม่อย่างอิสระในการทำขนหน้าท้องสีอ่อน และใช้มันเพื่อระบายสีแถบสีอ่อนที่ด้านหลัง ลายทางอาจช่วยให้สัตว์ฟันแทะที่กระฉับกระเฉงในระหว่างวันกลมกลืนไปกับพื้นหลังและหลีกเลี่ยงสายตาที่เฉียบคมของนักล่า Hoekstra กล่าว
Nipam Patel นักชีววิทยาด้านพัฒนาการวิวัฒนาการแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ กล่าวว่าวิวัฒนาการมีแนวโน้มที่จะประหยัด ซึ่งมักจะนำยีนเก่ากลับมาใช้ใหม่เพื่อจุดประสงค์ใหม่ การศึกษาใหม่นี้เป็น “ภาพประกอบที่ดีมากที่วิวัฒนาการไม่ลำเอียง” เขากล่าว “มันต้องใช้สิ่งที่ได้รับและทำงานกับสิ่งนั้น”
นักวิจัยยังไม่ทราบว่าเหตุใด ALX3 จึงปรากฏเป็นแถบแสง โปรตีนชนิดอื่นอาจกระตุ้นการผลิต หรือหนูได้พบวิธีอื่นในการเพิ่มการผลิต ALX3 ในบางสถานที่ นักวิจัยจำเป็นต้องค้นพบสิ่งที่เปิดใช้ ALX3 เพื่อระบุการเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการที่แน่นอนซึ่งรับผิดชอบต่อรูปแบบลายทาง Patel กล่าว เว็บสล็อต
