Гарфилд, звезда одноименного комикса, созданного Джимом Дэвисом в 1978 году, как и многие кошки, которые бродят по нашим домам, — оранжевый. Он оранжевый точно так же, как некоторые люди рыжие, некоторые лошади коричневые или некоторые собаки — ирландские сеттеры, но есть одно важное отличие.
Для всех других животных, включая рыжих людей, мы знаем, что вызывает этот характерный цвет, но, как ни странно, до сих пор не знали, что вызывает его у кошек — и вообще у кошачьих — в целом.
На сайте bioRxiv — одном из самых популярных хранилищ предварительных публикаций нерецензированных статей — только что были опубликованы две работы, объясняющие генетику оранжевых кошек. Одна из них написана в лаборатории Грега Барша из Стэнфордского университета, Калифорния. Другой — из лаборатории Хироюки Сасаки в Университете Кюсю, Япония.
Эумеланин и феомеланин: два пигмента млекопитающих
У млекопитающих есть только два пигмента, которые представляют собой два цвета меланина: эумеланин (темно-коричневый, черноватый) и феомеланин (желтоватый, красноватый или оранжевый). Рыжие вырабатывают только феомеланин, а темнокожие люди накапливают в основном эумеланин. Все остальные цвета кожи и волос находятся где-то посередине, благодаря 700 генам, регулирующим пигментацию у животных.
У приматов, лошадей, грызунов, собак, коров и многих других животных выработка меланина и решение о производстве эумеланина или феомеланина находится в руках мембранного белка под названием MC1R. Он контролирует клетки кожи, известные как меланоциты, которые выделяют меланин. Если выделяется меланоцит-стимулирующий гормон (альфа-МСГ), меланоциты начинают вырабатывать эумеланин. Если в действие вступает антагонист, например сигнальный белок агути или бета-дефенсин у собак, выработка темного эумеланина прекращается, и вместо него меланоциты производят оранжевый феомеланин.
Трехцветная пигментация у кошек породы калико (иллюстрация: Диаграмма, составленная Lluis Montoliu).
Однако кошки — это совсем другое дело. Тот, кто держит дома кошку, знает, что это очень своеобразные животные, особенные во всех отношениях, и это распространяется и на их пигментацию.
У кошек производство эумеланина или феомеланина не контролируется рецептором MC1R. Вместо этого она находится в руках локуса (ген которого до сих пор был неизвестен) под названием «оранжевый». Локус — это физическое место в геноме, последствия которого известны (например, черная или оранжевая шерсть), но не детали точной последовательности ДНК, которую он содержит, и не ген, к которому он принадлежит.
По этой причине мы обычно сначала определяем локус, а затем, со временем, обнаруживаем и подробно описываем связанный с ним ген. Локус orange у кошек может быть в двух вариантах: вариант «О», который поддерживает производство феомеланина (оранжевого), и вариант «О», который отвечает за производство эумеланина (черного).
Следует отметить, что оранжевый локус находится на Х-хромосоме. Самки кошек — XX, а самцы — XY, как и все остальные млекопитающие. Как и у всех млекопитающих женского пола, во всех клетках на протяжении развития случайным образом инактивируется одна из двух копий Х-хромосомы. У самок Oo — носительниц варианта O на одной Х-хромосоме и варианта o на другой — на теле будут появляться оранжевые участки (в местах, где инактивирован аллель «o») и черные (при инактивации аллеля «O»).
Это означает, что, когда мы видим двухцветную (черно-оранжевую) или трехцветную (черно-оранжевую/белую) кошку или одну из ее более разбавленных версий, мы знаем, что это должна быть самка, и ее пигментация будет совершенно уникальной.
Самцы кошек либо оранжевые, либо черные (у них только одна Х-хромосома), но не могут быть двуцветными или трехцветными, если только они не являются носителями хромосомных изменений, эквивалентных синдрому Клайнфельтера у людей (когда самцы рождаются с лишней Х-хромосомой).
Кошки калико
Таким образом, самки могут иметь уникальные мозаичные узоры, столь ценимые любителями кошек. При совпадении с другой мутацией, влияющей на пролиферацию и дифференциацию меланоцитов (в результате чего образуются белые пятна без пигментации), получается трехцветная кошка, широко известная как калико.
Каждый калико уникален, поскольку инактивация одной из Х-хромосом в каждой пигментной клетке происходит случайным образом во время развития. Чем раньше происходит эта инактивация, тем больше пятно. Чем позже это происходит, тем меньше пятна.
Ген кошачьей оранжевой шерсти
До сих пор мы не знали, какой ген скрывается за оранжевым локусом у кошачьих. Недавняя работа Барша и Сасаки показала, что это не кошачий гомолог MC1R, а другой: ген Arhgap36. Самцы кошек с оранжевой шерстью, а также оранжевые пятна кошек калико, несут мутацию в этом гене, которая блокирует производство эумеланина и разрешает производство феомеланина.
Эти два исследования — прекрасный пример хорошего, фундаментального, основательного исследования, цель которого — удовлетворить научное любопытство, не зная его непосредственного применения, и понять, в данном случае, почему этот непослушный кот Гарфилд оранжевый.
Это открытие не только проливает свет на генетические механизмы, стоящие за окраской шерсти у кошек, но также дает новые возможности для дальнейших исследований. Исследователи надеются, что понимание генетики пигментации поможет не только в селекции домашних животных, но и в ветеринарии, где генетические маркеры могут помочь выявлять предрасположенность к определённым заболеваниям.
К тому же, исследования оранжевых кошек могут оказаться полезными для понимания более широких аспектов биологии пигментации у млекопитающих в целом, поскольку многие из тех же механизмов могут наблюдаться у других видов.
Например, полученные данные могут быть интересны для изучения генетики и цветовых вариаций у диких животных. Понимание, как феомеланин и эумеланин взаимодействуют и регулируются в дикой природе, может помочь в исследованиях, связанных с адаптацией животных к их среде обитания и выживанием в условиях естественного отбора.
Кроме того, дальнейшее изучение гена Arhgap36 может открыть новые горизонты в области генетики и медицины. Есть вероятность, что этот ген может играть роль и в других процессах, связанных с развитием и состоянием клеток у млекопитающих, включая человека. Расшифровка его функций и регуляции может привести к новому пониманию различных заболеваний, связанных с меланином, а также найти применение в косметологии и дерматологии.
Таким образом, на первый взгляд, простое весёлое и красочное поведение Гарфилда и его сверкающая оранжевая шерсть на самом деле могут быть ключом к разгадке более сложных биологических механизмов. Загадочная природа кошек вновь демонстрирует свою уникальность, а исследование генетики их окраски, возможно, станет всего лишь началом более глубокого понимания живой природы. Кошки, как и всегда, остаются не только милыми питомцами, но и удивительными объектами научных изысканий.
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
