Биологи давно изучают окраску птичьего оперения, но почти все исследования на этот счёт касались социальных аспектов того или иного типа окраски. Понятно, что одна расцветка птице нужна, чтобы спрятаться от врага, другая — чтобы соблазнить брачного партнёра и т. д. Однако сведения о том, как формируется окраска пера, до сих пор были самые общие.
Новосформированные меланоциты уходят в растущее перо, при этом характер окраски зависит от распределения клеток с пигментом и клеток без пигмента. Они чередуются по-разному в зависимости от части пера: например, в центре клетки будут образовывать один узор, по краям — другой, на конце пера — третий и так далее. Более того, характер узора из пигментированных и непигментированных меланоцитов меняется с течением времени. Пока перо растёт, стволовые клетки дают начало обоим типам меланоцитов, но потом предшественники меланоцитов впадают в спячку.
Исследователи пересаживали эмбрионам клетки-предшественницы меланоцитов из перьев взрослых птиц и наблюдали появление окрашенных перьев у молодых птиц, то есть заснувшие клетки в новом окружении просыпались и начинали работать. Одновременно удалось выяснить, откуда берутся белые, неокрашенные перья и вообще чередования окрашенных и неокрашенных участков. Отсутствие окраски, как оказалось, происходит не из-за отсутствия меланоцитов, а из-за того, что они остаются недодифференцировавшимися.
И, наконец, самый главный вывод заключается в том, что на производство окрашенных клеток влияет взаимоположение исходных, стволовых клеток. То есть в зависимости от топологических деталей того кольца, которое образуют клетки-предшественницы меланоцитов, в зависимости от их упаковки в этом кольце будет меняться конечный узор конкретного пера. Непосредственно же на синтез пигмента влияет гормон агути, который включает и выключает синтез меланина.
То есть говорить о прямой генетической регуляции перьевой окраски было бы слишком большим упрощением. В действительности тут сходятся вместе несколько механизмов, которые сами по себе довольно просты: отсутствие или наличие меланоцитов, действие гормона и т. д. Эти механизмы совмещаются вместе благодаря топологическому фактору — взаимоположению стволовых клеток меланоцитов в основании пера. Конфигурация меланоцитов определяет остальные регуляторные эффекты и в конечном счёте обеспечивает окраску пера.
