Оранжевые кошки стали интернет-звездами благодаря своей хаотичной и энергичной натуре. Однако в научных кругах они привлекают внимание по другой причине: загадке их уникального окраса.
Недавно две независимые исследовательские группы из США и Японии изучили генетические основы оранжевой шерсти у кошек и пришли к одинаковому выводу. Их работы, еще не прошедшие рецензирование, опубликованы на сервере препринтов bioRxiv. Исследователи обнаружили, что яркая окраска обусловлена генетическими вариациями на X-хромосомах.
Генетика окраса: неожиданный виновник
Группы под руководством Грега Барша (Стэнфордский университет) и Хироюки Сасаки (Кюсюский университет) исследовали геномы кошек, чтобы выявить белок, ответственный за оранжевый оттенок шерсти. Результаты оказались неожиданными: небольшое удаление в ДНК кардинально влияло на цвет.
«Наша работа объясняет, почему оранжевые кошки — это своего рода генетический единорог», — отметила Келли МакГован, генетик из Стэнфорда, в интервью Newsweek. Ученые подчеркивают, что оранжевые кошки являются уникальным исключением, так как у большинства других млекопитающих, включая собак, лошадей и кроликов, рыжий окрас обусловлен мутациями в белке Mc1r. Однако этот механизм не объясняет окрас у кошек.
Вместо Mc1r внимание ученых привлек ген Arhgap36, находящийся на X-хромосоме. Ранее он не рассматривался в контексте окраски, так как регулирует процессы эмбрионального развития. Ожидалось, что значительные мутации этого гена будут смертельными. Тем не менее, исследователи обнаружили, что у оранжевых котов активность Arhgap36 выше почти в 13 раз, что приводит к выработке светло-красного пигмента в меланоцитах (клетках, ответственных за цвет шерсти).
Интересно, что изменение вызвано не опасной мутацией, а удалением небольшого участка ДНК, который ограничивал избыточную активность Arhgap36 в меланоцитах. Таким образом, кошки с этим вариантом остаются абсолютно здоровыми.
Почему оранжевые кошки чаще самцы
Оранжевая окраска связана с полом, так как ген Arhgap36 находится на X-хромосоме. У самцов только одна X-хромосома, поэтому для проявления оранжевого окраса достаточно одной копии гена. У самок же две X-хромосомы, и обе должны содержать этот ген для формирования полностью оранжевого окраса, что встречается гораздо реже.
Черепаховые и калико-кошки, сочетающие черный, оранжевый и белый цвета, почти всегда являются самками. Это объясняется тем, что они наследуют одну X-хромосому с «оранжевым геном» и одну без него. В процессе развития эмбриона клетки случайным образом активируют одну из X-хромосом, а другая инактивируется. Эта случайность приводит к характерным пятнистым узорам.
Новое направление для исследований
Ученые считают, что их работа открывает новую главу в изучении биологии окраски шерсти. «Это захватывающее открытие позволяет нам понять, как клетки общаются и принимают решения о выработке пигмента», — отметил Кристофер Кэлин из Стэнфорда.
Хироюки Сасаки добавляет, что следующим шагом станет изучение происхождения и распространения этой генетической вариации. Он подчеркивает, что оранжевый окрас встречается у кошек по всему миру.
Кэролайн Браун, генетик из Университета Британской Колумбии, не участвовавшая в исследовании, выразила восторг: «Это был вопрос, ответ на который я всегда хотела знать».
Фрэнк Николас, Имке Таммен и Лесли А. Лайонс в статье для The Conversation отметили: «Это открытие закладывает основу для увлекательных исследований фундаментальных биологических процессов».