Гарфилд, звезда одноимённого комикса, созданного Джимом Дэвисом в 1978 году, как и многие кошки, которые живут в наших домах, рыжие. Он рыжий в том же смысле, в каком некоторые люди рыжие, некоторые лошади коричневые, а некоторые собаки — ирландские сеттеры, но есть одно важное отличие.
Для всех остальных животных, включая рыжеволосых людей, мы знаем, что вызывает этот характерный окрас, но, как ни странно, до сих пор мы не знали, что вызывает его у кошек и представителей семейства кошачьих в целом.
На bioRxiv — одном из самых популярных хранилищ неопубликованных статей — только что были опубликованы две работы, объясняющие генетику рыжих кошек. Одна из них — из лаборатории Грега Барша в Стэнфордском университете, Калифорния. Другая — из лаборатории Хироюки Сасаки в Университете Кюсю, Япония.
Эумеланин и феомеланин: два пигмента млекопитающих
У млекопитающих есть только два пигмента, которые представляют собой два вида меланина: эумеланин (тёмно-коричневый, черноватый) и феомеланин (жёлтоватый, красноватый или оранжевый). Рыжеволосые люди вырабатывают только феомеланин, в то время как темнокожие люди накапливают в основном эумеланин. Все остальные цвета кожи и волос находятся где-то посередине благодаря 700 генам, которые регулируют пигментацию у животных.
У приматов, лошадей, грызунов, собак, коров и многих других животных выработка меланина и решение о выработке эумеланина или феомеланина зависят от мембранного белка MC1R. Он контролирует клетки кожи, известные как меланоциты, которые вырабатывают меланин. Если вырабатывается меланоцит-стимулирующий гормон (альфа-MSH), меланоциты начинают вырабатывать эумеланин. Если в игру вступает антагонист, например, белок, передающий сигнал агути, или бета-дефензин у собак, выработка тёмного эумеланина прекращается, и вместо него меланоциты вырабатывают оранжевый феомеланин.
Однако кошки — совсем другое дело. Любой, у кого дома есть кошка, знает, что это очень своеобразные животные, во всех отношениях особенные, и это касается их окраса.
У кошек выработка эумеланина или феомеланина не контролируется рецептором MC1R. Вместо этого она контролируется локусом (ген которого до сих пор был неизвестен) под названием «оранжевый». Локус — это физическое местоположение в геноме, эффекты которого известны (например, чёрная или оранжевая шерсть), но не точная последовательность ДНК, которую он содержит, и не ген, к которому он относится.
По этой причине мы обычно сначала определяем локус, а затем, со временем, находим и подробно описываем связанный с ним ген. Оранжевый локус у кошек может быть представлен в двух вариантах: вариант «О», который поддерживает выработку феомеланина (оранжевого пигмента), и вариант «о», который отвечает за выработку эумеланина (чёрного пигмента).
Следует отметить, что оранжевый локус находится в Х хромосоме. У самок кошек XX-хромосома, а у самцов XY-хромосома, как и у всех других млекопитающих. И, как и у всех самок млекопитающих, все клетки на протяжении развития случайным образом инактивируют одну из двух копий Х-хромосомы. У самок кошек, несущих вариант O на одной Х-хромосоме и вариант o на другой, будут появляться участки тела оранжевого цвета (там, где инактивирован аллель «o») и участки чёрного цвета (там, где инактивирован аллель «O»).
Это означает, что когда мы видим двухцветную (чёрно-рыжую) или трёхцветную (чёрно-рыже-белую) кошку или одну из её более разбавленных версий, мы знаем, что это самка, и её окрас будет совершенно уникальным.
Коты-самцы бывают либо рыжими, либо чёрными (у них только одна Х-хромосома), но не могут быть двухцветными или трёхцветными, если только у них нет хромосомной аномалии, эквивалентной синдрому Клайнфельтера у людей (когда у самцов рождается дополнительная Х-хромосома).
Ситцевые кошки
Таким образом, у самок могут быть уникальные мозаичные окрасы, которые так ценятся любителями кошек. В сочетании с другой мутацией, которая влияет на размножение и дифференцировку меланоцитов (образуя белые пятна без пигментации), это приводит к появлению трёхцветной кошки, широко известной как трёхцветная.
Каждый калико уникален, так как инактивация одной из Х-хромосом в каждой пигментной клетке происходит случайным образом во время развития. Чем раньше происходит эта инактивация во время развития, тем крупнее получающееся пятно. Чем позже она происходит, тем меньше пятна.
До сих пор мы не знали, какой ген отвечает за оранжевый окрас у кошек. Барш и Сасаки в своей недавней работе определили, что это не гомолог MC1R у кошек, а другой ген — Arhgap36. У самцов кошек с оранжевой шерстью, а также у кошек с оранжевыми пятнами на шерсти есть мутация в этом гене, которая блокирует выработку эумеланина и позволяет вырабатывать феомеланин.
Эти два исследования — прекрасный пример хороших, фундаментальных, основательных исследований, цель которых — удовлетворить научное любопытство, не зная, как они могут быть применены в ближайшее время, и понять, почему этот непослушный кот Гарфилд рыжий.