Первый день весны не так давно превратился в «кошачью» дату. Впервые в России этот праздник организовал Московский музей кошки в 2004 году. С тех пор в этот день много говорят о семействе кошачьих: о том, откуда они появились, как воспитать домашнего питомца и о роли кошек в науке. Мы же сегодня разберемся в оттенках кошачьего: почему одни кошки белые, а другие полосатые? Откуда взялись пятна на шерсти сиамских кошачьих и какого цвета были их предки?
Золотистые и полосатые предки
Большое исследование кошачьих представителей провел Павел Михайлович Бородин - доктор биологических наук, главный научный сотрудник Института цитологии и генетики СО РАН (Новосибирск), профессор кафедры цитологии и генетики Новосибирского государственного университета. Свои знания он соединил в одной книге – «Кошки и гены». Он подошел к решению вопроса с точки зрения генетики и представил читателю множество разгадок тайн кошачьих оттенков и не только.
Первая домашняя кошка появилась в Евразии около 5 млн лет назад. Но задолго до этого произошло важное разделение семейства. Около 11 млн лет назад в Азии от него отделилась линия больших рычащих кошек, которых сейчас чаще всего можно встретить в зоопарке или в дикой природе (лев, тигр, леопард, ягуар и снежный барс). Многие из них похожи друг на друга настолько, что набор хромосом у них почти одинаков. В естественной природной среде такие животные сохраняются как отдельные виды, а в неволе от них получают гибридное потомство. Поэтому часто в зоопарках можно увидеть, например, тигрольвиц. Такие гибриды еще раз подтверждают тот факт, что рычащие кошки обладают высоким генетическим сходством.
Другая группа кошек выделилась тоже в Азии. В нее входят: мраморный кот и азиатская золотистая кошка. Сейчас они обитают на Юго-Востоке Азии. От них затем отделилась и переместилась в Африку другая ветвь - сервал, каракал и африканская золотистая кошка. Такие изменения произошли 6–10 млн лет назад. В то время уровень мирового океана был низким, поэтому сущестововала перемычка в районе современного Красного моря между Африкой и Азией.
Тайна палитры
Цвет покрова кошек, как и у других млекопитающих, зависит от двух пигментов: черного (эумеланина) и желтого (феомеланина). Они синтезируются из аминокислоты тирозина. Ключевой фермент синтеза - белок тирозиназа, который кодируется геном C (Color). В этом гене возможны мутации, лишающие кошку пигментов, либо нарушающие такой синтез.
В гене С (cb и cs) есть две точечные мутации. Их причина - замена одного нуклеотида на другой. Они способствуют синтезу тирозиназы со смещенным температурным оптимумом. Мутантный фермент плохо работает при нормальной температуре тела, чуть лучше — при пониженной. Если же утратится один нуклеотид (мутации c и с2), то образуется стоп-кодон, связанный с прекращением транскрипции. Таким образом, формируется укороченная мутантная мРНК, где синтезируется совсем уже «нерабочий» фермент.
«Сиамский» окрас формируется из-за мутации cs в гене фермента тирозиназы
Из курса школьной биологии известно, что наследование генов происходит от двух родителей, поэтому каждый ген представлен в геноме как минимум в двух экземплярах. Если кошка унаследует любую из таких мутаций только от одного из родителей (такие особи называются гетерозиготами), то приобретет нормальный окрас. Этого хватит, чтобы обеспечивать клетки необходимым количеством меланина. А если кошка получит мутацию от двух родителей, то будет иначе.
Если c или с2 мутирует, то кошка получит белый окрас и голубые глаза из-за отсутствия нормальной тирозиназы. Гомозиготы (кошки, получившие мутацию от обоих родителей) по мутации cb приобретают бирманскую окраску, а по мутации cs — сиамскую. У последних уши, нос, лапы и кончик хвоста окрашены ярко, потому что в таких участках снижена температура. А у животных с бирманской окраской будет окрашено все тело.
Про тигровые полоски и мраморные узоры
Встречаются и другие окрасы: тигровый (mackerel) и мраморный (blotched).
Первый домашняя кошка получила от своих предков - современные дикие сородичи имеют такой рисунок. Он связан с геном Ta (Tabby), кодирующим трансмембранную аминопептидазу Q (Kaelin et al., 2012). Такой компонент контролирует диффузию различных веществ в пространстве между клеток. Структуру этого белка нарушают мутации, из-за которых получается мраморная окраска.
Науке уже известно, что полоски получаются тогда, когда в действие вступает механизм циклической активации-инактивации генов. Ген Тa (Tabby) запускает процесс чередования темных и светлых зон на теле кошек. У него существует две стратегии, обеспечивающие тигровый или мраморный окрасы. Так, в первом случае происходит его нормальная работа, а во втором мутации гена Ta способствуют распространению полосок на пятна и получается мраморный окрас.
Ученые продолжают изучать этих удивительно интересных с точки зрения генетики животных, которые несмотря на множество разгадок тайны палитры, все еще хранят свои секреты.
Фото на главной странице и на странице: Petrebels / Фотобанк Unsplash
