Генетическая основа рыжего окраса кошек долгое время была неизвестна ученым.
Оранжевые кошки заслужили в Интернете репутацию хаотичных и энергичных негодяев. Но среди ученых они давно известны еще кое-чем: непреходящей загадкой их отличительной шерсти.
Теперь два независимых исследования, проведенных американскими и японскими учеными, изучили генетическое происхождение окраса этих кошек — и, работая отдельно, команды пришли к одному и тому же выводу. Они предполагают, что оранжевые кошки имеют яркую и теплую шкуру в результате генетических вариаций их Х-хромосом. Статьи, которые еще не прошли рецензирование, недавно были размещены на сервере препринтов. bioRxiv.
Ученые Грег Барш из Стэнфордского университета и Хироюки Сасаки из японского университета Кюсю и их команды изучили геномы кошек, чтобы определить, какой белок, кодируемый кошачьими генами, вызывает оранжевый оттенок. То, что они обнаружили, было ошеломляющим: крошечная делеция в ДНК кошки повлияла на всю ее цветовую схему.
«Наша работа дает объяснение тому, почему оранжевые кошки являются своего рода генетическим единорогом», — говорит Тому Ховарту Келли Макгоуэн, генетик из Стэнфордского университета, принимавшая участие в американском исследовании. Newsweek. Оранжевая кошка — «удивительное исключение» из того, как варианты оранжевой окраски встречаются у многих других домашних видов, таких как собаки, овцы, лошади или кролики, добавляет она.
У большинства других млекопитающих мутации в белке Mc1r приводят к рыжему цвету волос. Но это не смогло объяснить оранжевую окраску кошек. «Это была генетическая загадка, загадка», — говорит Барш. НаукаЭто Сара Рирдон.
Вместо этого новые исследования указывают на ген Arhgap36, белок Х-хромосомы. Он никогда не был в списке потенциальных кандидатов на роль, так сказать, «оранжевого гена», поскольку он контролирует аспекты эмбрионального развития. В результате ученые полагали, что серьезные мутации Arhgap36, скорее всего, приведут к гибели животного, сказал Барш.
Тем не менее, команда Барша обнаружила, что Arhgap36 у рыжих кошек производит почти в 13 раз больше РНК — молекул, которые помогают транслировать ДНК в белки, которые может использовать организм — по сравнению с тем же геном у других типов кошек. Когда они присмотрелись поближе, они увидели, что повышенное количество Arhgap36 в меланоцитах (клетках кожи, отвечающих за цвет волос) приводит к выработке светло-красного пигмента, благодаря которому кошачья шерсть выглядит оранжевой.
Но изменение произошло не из-за опасной мутации. Скорее всего, небольшая часть ДНК отсутствовала, что не позволяло необычному количеству Arhgap36 повлиять на что-либо, кроме меланоцитов. Так, коты с оранжевой вариацией «не только здоровы, но и милы», Наука пишет.
Новое исследование добавляет доказательства, подтверждающие связь оранжевого признака с полом, поскольку большинство рыжих кошек — самцы.
Исследователи предполагают, что поскольку Arhgap36 находится на Х-хромосоме, оранжевая окраска связана с полом. В этом есть смысл, ведь полностью рыжие кошки — это в основном самцы. Новые результаты также помогают объяснить, почему ситцевые и черепаховые модели, имеющие узоры из смеси цветов, включая оранжевый, почти всегда принадлежат женскому полу.
Это связано с тем, что котенок мужского пола наследует только одну Х-хромосому от своей матери, тогда как котята женского пола наследуют Х-хромосому от каждого родителя. Таким образом, менее вероятно, что кошка получит две копии варианта Arhgap36, который производит оранжевый цвет. Однако для самца кошка должна получить только одну копию гена.
Что касается черепаховых и коленкоровых, то они зачастую являются потомками черной кошки и рыжей кошки. Эти котята унаследовали бы одну Х-хромосому с «оранжевым геном» и одну без этого варианта, что сделало бы их самками. По мере развития эмбриона клетки случайным образом выбирают, какую хромосому экспрессировать или сделать видимой на разных участках шкуры кошки. Невыбранная хромосома «инактивируется», и именно случайность этого процесса придает черепаховому панцирю такой поразительный рисунок. Кроме того, у ситцевых кошек есть белые пятна.
Черепаховые кошки, отмеченные пятнистым рисунком оранжевого и черного цвета, — это в основном самки.
Несмотря на то, что результаты еще должны пройти экспертную оценку, ученые в восторге от новой работы. «Это означает, что открыт новый путь производства пигментов», — пишут генетики Фрэнк Николас, Имке Таммен и Лесли А. Лайонс для Беседа. Это открывает «путь для захватывающих и важных исследований фундаментального биологического процесса», добавляют трое исследователей, которые не участвовали в этой работе.
«Я полностью убеждена, что это именно тот ген, и счастлива», — говорит Кэролин Браун, генетик из Университета Британской Колумбии в Канаде, которая не участвовала ни в одном из исследований. Наука. «Это вопрос, на который я всегда хотел получить ответ».
«Изучение цвета шерсти позволяет нам узнать, как клетки общаются, поскольку на решение пигментной клетки производить светлый или темный пигмент влияют сигналы соседних клеток», — Кристофер Кэлин, генетик из Стэнфордского университета и соавтор американского исследования. рассказывает Newsweek.
Сасаки из японского исследования с нетерпением ждет того, что может произойти дальше. Он рассказывает Newsweek что «следующий очевидный вопрос заключается в том, когда и где возникла генетическая вариация и как она распространилась, поскольку наша работа показала, что эта вариация распространена у кошек с оранжевой окраской во всем мире».
