Зоологи опровергли популярное представление, согласно которому златокроты являются единственными млекопитающими с переливающейся на свету шерстью. Исследователям удалось продемонстрировать, что аналогичной чертой также обладают выдровые землеройки и некоторые грызуны. А если учитывать литературные данные, то иризация в общей сложности характерна для 25 родов млекопитающих из трех отрядов. По мнению авторов, во всех этих случаях переливающаяся окраска не несет никаких полезных функций и является лишь побочным эффектом структуры волос. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Journal of the Royal Society Interface.
Оперение колибри и целого ряда других птиц, крылья некоторых бабочек и внутренняя поверхность раковин двустворчатых моллюсков переливаются на свету — то есть меняют цвет в зависимости от угла обзора. В основе этого явления лежит оптический эффект, известный как иризация или иридесценция. Эффект возникает при взаимодействии света с упорядоченными наноструктурами, разные слои которых имеют контрастные показатели преломления. В качестве таких структур могут выступать слои меланосом, хитина или кристаллов гуанина.
Переливающаяся окраска широко распространена в большинстве групп животных, от беспозвоночных до рептилий и птиц. Однако у млекопитающих она встречается крайне редко. Часто утверждается, что среди них иризация характерна только для златокротов (Chrysochloridae) — представителей отряда афросорицид (Afrosoricida), которые обитают в Африке к югу от Сахары. Тела этих существ покрыты густым мехом с металлическим отливом — за что они и получили свое название. Судя по всему, никаких полезных функций переливающаяся окраска златокротов не выполняет. Вероятно, это всего лишь побочный эффект того, что из-за адаптации к роющему образу жизни волоски этих афросорицид обладают гладкой поверхностью и уплощенной формой — а их кутикула состоит из множества тонких слоев клеток. В отдельных литературных источниках также упоминается иризация у некоторых других млекопитающих, например, больших тростниковых крыс (Thryonomys swinderianus) и землероек Crocidura dewi, однако подобные примеры практически не изучены.
Команда зоологов под руководством Джессики Добсон (Jessica L Dobson) из Гентского университета решила разобраться, насколько часто иризация в действительности встречается среди млекопитающих. Для этого исследователи проанализировали образцы 14 видов этих животных из Королевского музея Центральной Африки в Брюсселе. В выборку вошли пять видов грызунов, о переливающейся окраске которых упоминалось в литературных источниках; пять видов грызунов, для которых переливающаяся окраска никогда не была задокументирована (однако они принадлежали к родам, другие представители которых, согласно литературным данным, обладают такой окраской); выдровая землеройка (Potamogale velox) — поедставитель афросорицид, для которого переливающаяся окраска не была известна; а также три вида златокротов с переливающейся окраской. Каждый изученный вид был представлен одним экземпляром.
Добсон и ее коллеги осмотрели образцы из выборки под микроскопом и обнаружили, что при освещении под углом 90 градусов их шерсть выглядит коричневой или черной. Однако когда свет падал под небольшим углом (около 15 градусов), наиболее темные волоски каждого экземпляра приобретали зеленую, синюю и фиолетовую окраску. Это наблюдение подтвердили с помощью спектрофотометрии. Если под углом от 90 до 75 градусов полученные спектральные кривые соответствовали типичной темной окраске млекопитающих, то под углом от 60 до 15 градусов они демонстрировали несколько пиков в диапазонах, соответствующих более ярким цветам, особенно в областях 400-450 нанометров (фиолетовый) и 500–600 нанометров (зеленый и желтый).
На следующем этапе члены команды изучили отдельные образцы переливающихся волосков. С помощью сканирующей электронной микроскопии они продемонстрировали, что у таких шерстинок гладкая поверхность, образованная плотно сжатыми куликулярными чешуйками. У грызунов иридирующие волоски оказались цилиндрическими по форме, а у афросорицид в основном уплощенными (за исключением исполинского златокрота (Chrysospalax trevelyani)) и при этом более крупными. Исследователи также проанализировали срезы переливающихся волосков на просвечивающем электронном микроскопе и описали их внутреннюю структуру. В результате выяснилось, что их кутикула состоит из множества тонких слоев клеток с хорошо заметными светлыми и темными продольными полосами внутри каждого слоя. Вероятно, эти полосы соответствуют участкам, которые богаты кератином или липидами соответственно и отличаются разными коэффициентами преломления. На основе полученных данных авторы смоделировали спектральные кривые при падении света на переливающиеся шерстинки под разным углом. Полученные цифры оказались близки к результатам проведенной ранее спектрофотометрии.
Таким образом, Добсон и ее коллегам удалось эмпирически подтвердить, что среди млекопитающих переливающаяся окраска встречается не только у златокротов, но и у родственных им выдровых землероек — а также у грызунов. А если учитывать литературные данные, иризация характерна в общей сложности для 25 родов из трех отрядов: афросорицид, грызунов и насекомоядных. Наиболее вероятно, что у всех них эта черта не выполняет никаких полезных функций и является лишь побочным эффектом структуры волосков, которая соответствует образу жизни, связанному с рытьем нор или плаванием.
Авторы также предполагают, что у всех млекопитающих с переливающейся окраской иризация возникает за счет одного и того же механизма: взаимодействия света с многослойной кутикулой, в которой чередуются участки с разным коэффициентом преломления. При этом гладкая поверхность кутикулы усиливает эффект, обеспечивая отражение света. Поскольку у златокротов волоски уплощенные, они отражают свет более активно. Это объясняет, почему у них переливающаяся окраска выражена ярче, чем у грызунов с их цилиндрическими шерстинками.
Несколько лет назад австралийские зоологи пришли к выводу, что среди млекопитающих широко распространена флуоресценция. Исследователи освещали ультрафиолетовой лампой музейные экземпляры 125 видов млекопитающих из 79 семейств и 27 отрядов — и все они в той или иной степени флуоресцировали в ответ. Например, у 107 видов шерсть под воздействием ультрафиолета сияла белым, желтым, оранжевым, синим или розовым. Судя по всему, большинство млекопитающих обладают флуоресцирующими покровами. Однако остается неясным, имеет ли эта особенность какое-либо приспособительное значение или является побочным эффектом структуры или химического состава шерсти и кожи.