В то время как большинство млекопитающих имеют более светлую кожу и мех, некоторые обладают черной или очень темной кожей и мехом. Уровень пигментации в коже и мехе млекопитающих определяется количеством и типом меланина. Млекопитающие вырабатывают два типа меланина: эумеланин, который производит черные и коричневые цвета, и феомеланин, который производит желтые и красные оттенки. Виды с преобладанием эумеланина в коже и мехе будут выглядеть черными или темно-коричневыми. Существует ряд факторов, которые способствуют увеличению выработки эумеланина у некоторых млекопитающих, включая генетику, естественный отбор, связанный с условиями окружающей среды, такими как воздействие солнечного света, и поведенческие стратегии, такие как маскировка. Изучая виды в отрядах млекопитающих, мы можем выявить закономерности в черной пигментации и адаптивные преимущества, которые она обеспечивает.
Некоторые виды млекопитающих обладают преимущественно черным или почти черным мехом и кожей во всей своей популяции. Это указывает на то, что генетические факторы, приводящие к повышению уровня эумеланина, фиксированы и стабильны в генофонде этого вида. Причины универсальной темной пигментации связаны с их естественной средой обитания и поведенческими адаптациями.
Один целый отряд млекопитающих демонстрирует черную кожу и мех — китообразные, в которые входят киты, дельфины и морские свиньи. Их равномерно темная окраска служит камуфляжем в темных глубинах океана, где они живут и охотятся на добычу. Другие водные млекопитающие, такие как тюлени и морские львы, также используют черную пигментацию для своих камуфляжных способностей в воде.
На суше черный мех помогает поглощать тепло от солнца и обеспечивает согревающие преимущества для млекопитающих в более холодном климате. Ярким примером являются черные медведи Северной Америки, а также черные леопарды и ягуары в лесах Азии и Южной Америки. Их темная шерсть помогает терморегуляции в затененных лесных условиях.
В то время как многие млекопитающие демонстрируют разнообразие в узорах и окраске меха, некоторые виды имеют региональные популяции с преобладанием черных особей. Эти локализованные морфы с более темной пигментацией являются адаптацией к их конкретной среде обитания.
В Северной Америке черные морфы встречаются у видов древесных белок, ареал которых простирается через лесные горные районы. Восточная серая белка и американская рыжая белка имеют варианты с черным мехом, обитающие на возвышенностях Аппалачей и Скалистых гор. На фоне темной коры и затененного полога горных лесов черный мех обеспечивает лучшую маскировку от хищников.
Другим примером является чернохвостый заяц-беляк, обитающий на американском юго-западе. В жарком засушливом климате повышенное содержание эумеланина в их мехе помогает отражать солнечный свет и рассеивать тепло. Черные уши зайцев также, как полагают, помогают отводить тепло.
В то время как некоторые млекопитающие демонстрируют полную черную пигментацию, многие другие демонстрируют смесь темных и светлых узоров в своем мехе. Эти уникальные узоры служат различным целям от маскировки до сигнализации в своей среде.
Противотень — это распространенный рисунок меха, при котором нижняя часть животного белая или светлая, а спина и верхняя часть темные. Это обеспечивает маскировку сверху и снизу на различном фоне окружающей среды. Волки, пингвины, скунсы и многие другие виды используют противотень.
Маски на лице в контрастных черных и белых тонах помогают некоторым млекопитающим в визуальной коммуникации. Отличительные отметины енотов могут помогать им распознавать отдельные лица. Яркие черные и белые полосы на теле скунсов служат предупреждающим сигналом об их способности к обороне.
Кольцевые отметины на хвосте обеспечивают маскировку для некоторых млекопитающих, таких как кольцехвостые лемуры, если смотреть сверху, разбивая их очертания среди ветвей деревьев. Кольца также служат визуальными сигналами для объединения в группы и поддержания социальной иерархии.
| Млекопитающее | Черная пигментация | Цель |
|---|---|---|
| Косатка | Все тело | Камуфляж в глубинах океана |
| Черный ягуар | Все тело | Лесной камуфляж, поглощение тепла |
| Восточная серая белка (черная морфа) | Все тело | Камуфляж в горных лесах |
| Скунс | Полоски | Предупреждающий сигнал защитного спрея |
| Лемур | Кольчатый хвост | Камуфляж, социальная сигнализация |
Основные генетические причины увеличения черного меланина включают сложное взаимодействие нескольких генов в геномах млекопитающих. Хотя мы все еще изучаем специфику, определенные генетические факторы были идентифицированы.
Ген рецептора меланокортина 1 (MC1R) играет важную роль в выработке меланина. Варианты этого гена, связанные с увеличением эумеланина, приводят к черному цвету шерсти у многих млекопитающих. Ген сигнального белка агути (ASIP) дает инструкции для белка, который ингибирует эумеланин, поэтому мутации в ASIP также могут вызывать больше черного пигмента.
В целом, генетика окраса шерсти сложна и включает множество генов. Окружающая среда и поведение также стимулируют естественный отбор в пользу темной пигментации. Но определенные варианты ключевых генов, таких как MC1R и ASIP, инициируют базовый генетический процесс в сторону черной шерсти и кожи.
Помимо генетического контроля, процесс развития выработки меланина у млекопитающих влияет на конечную пигментацию. Клетки-меланоциты в коже и волосяных фолликулах производят и хранят гранулы меланина. По мере роста волос меланоциты переносят пигмент в пряди.
Плотность и активность меланоцитов, а также клеточные механизмы транспортировки меланина влияют на конечные уровни черного пигмента в шерсти. Ультраструктурные исследования кожи и фолликулов показывают, что млекопитающие с преимущественно черной шерстью имеют более активные меланоциты, вырабатывающие большее количество эумеланина.
Питание также может в некоторой степени влиять на выработку меланина. Диеты с дефицитом определенных питательных веществ, таких как медь, могут снижать выработку меланина. Но в целом факторы развития, обусловливающие черную пигментацию, соответствуют базовой генетике.
В то время как естественный отбор благоприятствовал черному меху у многих диких млекопитающих, влияние человека также усилило черную пигментацию у некоторых одомашненных видов.
Селективное разведение собак привело к появлению таких пород, как лабрадоры и колли, в которых преобладает черная шерсть. У домашнего скота, например, овец, черная шерсть была предпочтительнее в ранней текстильной промышленности. Генетика и методы ведения сельского хозяйства, внедренные людьми, увеличили количество черных морфов сверх того, что естественным образом встречается в диких популяциях этих видов.
Однако это селективное разведение также имело негативные последствия для здоровья в некоторых случаях. Сплошной черный окрас шерсти у собак был связан с повышенным риском определенных расстройств. Таким образом, хотя люди могут намеренно размножать черных морфов, это может дорого обойтись здоровью.
Черная кожа и мех возникают у млекопитающих в результате сочетания генетических, эволюционных и экологических факторов. Хотя многие виды демонстрируют разнообразие в окраске, некоторые обладают преимущественно черной пигментацией. Естественный отбор благоприятствовал более темному пигменту для маскировки, адаптации к теплу и других преимуществ в определенных средах. Уникальные узоры черного и белого также служат различным целям. От китов до белок черный мех и кожа помогают млекопитающим выживать и процветать в местах обитания по всему миру. Дальнейшие исследования генетики, клеточных процессов и экологических преимуществ выработки меланина позволят еще больше раскрыть сложные причины, лежащие в основе окраски млекопитающих.