Чому рудими бувають коти, але не кішки? Вчені знайшли відповідь

Після 60 років пошуків, генетики змогли визначити ген, що відповідає за «вогненно-рудий» колір домашніх котів, пише Science Alert. Дві незалежні групи дослідників дійшли висновку, що «вогненна» шерсть котів – це, швидше за все, результат сегмента ДНК, що бракує, у небілково-кодуючій частині геному кішки.

Генетик зі Стенфордського університету Грег Барш в інтерв'ю журналу Science зазначив, що «це була генетична загадка, головоломка». Він разом зі своїми колегами виявив, що клітини шкіри котів, з яких проростає руда шерсть, експресують у 13 разів більше РНК гена Arhgap36, ніж клітини шкіри котів, що не мають шерсті такого забарвлення.

Очікуючи виявити, що ділянка, яка кодує білок надпродуктивного гена Arhgap36 мутувала, дослідники з подивом виявили, що попередня послідовність містить делецію, яка, імовірно, впливає на експресію решти гена.

Делеція завдовжки 5 кілобаз була у кожної рудої кішки з 188 досліджених. Серед них у 145 було руде забарвлення, у шести ситцеве/черепахове, у 37 – не руде.

Одна знахідка не стала несподіванкою. Як і передбачалося, ген, що мутував, знаходиться на Х-хромосомі кішки. Тому руде забарвлення у різних статей проявляється по-різному. Більшість «вогняних» котів – самці, тоді як більшість самок з рудою шерстю, в результаті мають строкате забарвлення різних кольорів.

«У сукупності ці спостереження дають переконливі генетичні та геномні докази того, що делеція 5 кб викликає пов'язаний зі статтю помаранчеве забарвлення», – пише Барш та його колеги у своїй статті.

З того часу, як люди вперше стали жити разом з кішками близько 10 тисяч років тому, багатьох цікавить питання, чому чорна кішка і рудий кіт можуть стати батьками несподівано різноманітних за мастю кошенят. Кошенята чоловічої статі від цієї пари в основному або руді, або чорні. Але кошенята жіночої статі можуть мати шерсть строкатого чорного, рудого та білого кольору – як забарвлення «каліко», або ж рудий колір із вкрапленнями – як «черепахове» забарвлення.

Обидві команди підтвердили, що мутація, що відповідає за руде хутро, знаходиться в Х-хромосомі, тому між статями спостерігаються такі явні відмінності у забарвленні.

На відміну від самців, у яких на одиночній Х-хромосомі знаходиться лише одна копія цієї мутації, у самок її дві – по одній на кожній, отриманій від обох батьків.

Ссавці випадковим чином інактивують одну з двох Х-хромосом у кожній своїй клітині, щоб уникнути надмірної експресії продуктів цієї хромосоми. В результаті у самок рудих кошенят відбувається активна мутація в деяких тканинах, що розвиваються, шкірних клітин, поруч із сусідніми клітинами, в яких Х-хромосома з мутованим геном деактивована.

У поодиноких випадках, коли обидві Х-хромосоми несуть мутацію, самка виростає в пухнасту «вогняну кулю», таку ж руду, як і будь-який самець.

Руді коти мають репутацію не найрозумніших представників свого виду. Однак такий зв'язок між забарвленням кішки та її пізнавальними здібностями науково не підтверджено, і жодних очевидних негативних наслідків цієї мутації для здоров'я чи психічного стану не спостерігається.

Відомо, що Arhgap36 може викликати проблеми з розвитком інших тварин при надмірному або недостатньому функціонуванні. Але, схоже, у рудих котів цей ген надекспресований тільки в зрілих і пігментних клітинах, що розвиваються, званих меланоцитами.

«Різниця між черепаховими і каліковими кішками полягає в наявності у каліко додаткової мутації білих плям, яка впливає на здатність меланоцитів, що розвиваються, виживати при міграції від нервового гребеня, дозволяючи клонам меланоцитів, що вижили, поширюватися на більші ділянки тіла», - пояснюють Барш та його колеги.

Друге дослідження, проведене під керівництвом генетика Університету Кюсю Хідехіро Тоха, також виявило Arhgap36 як ген рудого котячого хутра. Вони виявили, що підвищена експресія цього гена пригнічує гени колірних пігментів, зміщуючи темно-коричневі та чорні пігменти еумеланіну до червоних і жовтих пігментів феомеланіну.

Обидві роботи опубліковані на сайті bioRxiv в очікуванні рецензування тут і тут.

Нагадаємо, вчені виявили найменшу скам'янілість кота у людському поселенні на півдні Китаю. Її ідентифікували як леопардову кішку, що належить вимерлому виду. Тварина була настільки маленькою, що легко могло б поміститися на долоні.