Биологи выяснили, что рыжий пигмент феомеланин, который ранее считался бесполезным и даже опасным из-за связи с развитием меланомы, на самом деле выполняет важную защитную функцию у птиц. Организм использует синтез этого пигмента для нейтрализации избыточного количества цистеина — аминокислоты, содержащей серу, избыток которой токсичен для клеток. Токсичные запасы серы выводятся из организма через перья.

Феомеланин: особенности и загадки

Феомеланин придаёт рыжий или красноватый оттенок волосам у людей и оперению у птиц. В отличие от тёмного эумеланина, он не защищает от ультрафиолета, способствует окислительному стрессу и увеличивает риск развития меланомы — рака кожи. Долгое время учёные не могли объяснить, почему гены, отвечающие за рыжую окраску, сохраняются в популяциях, ведь естественный отбор обычно устраняет вредные для выживания признаки.

Гипотеза о защитной роли

Исследователи предположили, что феомеланин выполняет скрытую защитную функцию, связанную с его химическим составом. Для его синтеза необходим цистеин, который в нормальных количествах полезен, но в избытке становится ядовитым и вызывает разрушение тканей. Синтез феомеланина позволяет организму использовать лишний цистеин для создания инертного пигмента и безопасно выводить его через ороговевшие ткани, такие как перья.

Эксперимент с амадинами

Группа испанских биологов экспериментально проверила эту гипотезу на 65 взрослых зебровых амадинах. Этот вид удобен для сравнения: у самцов есть оранжевые пятна с феомеланином и чёрные с эумеланином, а у самок рыжий пигмент отсутствует.

В течение месяца птицам давали воду с повышенным содержанием цистеина. Части самцов вводили препарат ML349, блокирующий работу рецептора MC1R и останавливающий синтез феомеланина, моделируя ситуацию, когда избыток сырья не может быть переработан в пигмент. Контрольная группа синтезировала рыжий пигмент свободно.

Результаты исследования

Для оценки состояния птиц измеряли уровень малонового диальдегида в плазме крови — маркера окислительного повреждения клеток. У самцов с заблокированным синтезом феомеланина концентрация токсичного маркера выросла на 0,55 пикомоль на микролитр, что свидетельствует о химическом повреждении клеток из-за невозможности утилизировать лишний цистеин.

Самцы, которые могли синтезировать пигмент, успешно справились с нагрузкой: они использовали избыток серы для окраски перьев, а уровень клеточного стресса у них снизился на 0,53 пикомоль на микролитр. Спектральный анализ показал, что оранжевые пятна стали ярче, а чёрные перья не изменились. Самки, не способные к синтезу феомеланина, также пострадали от роста окислительных повреждений на фоне цистеиновой диеты.

Значение открытия

Исследование подтвердило, что синтез феомеланина играет роль физиологического буфера, поддерживая безопасный уровень цистеина и превращая химически активную аминокислоту в безвредный кератин. Эволюция сохранила этот механизм как способ защиты от отравления, несмотря на сопутствующий риск развития меланомы.