Почему рыжими бывают коты, но не кошки? Ученные нашли ответ

После 60 лет поисков, генетики смогли наконец-то определить ген, что отвечает за «огненно-рыжий» цвет домашних котов, пишет Science Alert. Две независимые группы исследователей пришли к выводу, что «огненная» шерсть котов – это, скорее всего, результат недостающего сегмента ДНК в небелково-кодирующей части генома кошки.

Генетик из Стэнфордского университета Грег Барш в интервью журналу Science отметил, что «это была генетическая загадка, головоломка». Он вместе со своими коллегами обнаружил, что клетки кожи кошек, из которых прорастает рыжая шерсть, экспрессируют в 13 раз больше РНК гена Arhgap36, чем клетки кожи кошек, не имеющих шерсти такого окраса.

Ожидая обнаружить, что кодирующий белок участок сверхпродуктивного гена Arhgap36 мутировал, исследователи с удивлением обнаружили, что предшествующая ему последовательность содержит делецию, которая, предположительно, влияет на экспрессию остальной части гена.

Делеция длиной в 5 килобаз присутствовала у каждой рыжей кошки из 188 исследованных.  Среди них у 145 был рыжий окрас, у шести ситцевый/черепаховый, у 37 – не рыжий.

Одна находка не стала неожиданностью. Как и предполагалось, мутировавший ген находится на Х-хромосоме кошки. Поэтому рыжий окрас у разных полов проявляется так по-разному. Большинство «огненных» кошек – самцы, в то время как большинство самок с рыжей шерстью, в итоге имеют пеструю окрас разных цветов.

«В совокупности эти наблюдения дают убедительные генетические и геномные доказательства того, что делеция 5 кб вызывает связанный с полом оранжевый окрас», – пишет Барш и его коллеги в своей статье.

С тех пор как люди впервые стали жить вместе с кошками около 10 тысяч лет назад, многих интересует вопрос, почему черная кошка и рыжий кот могут стать родителями неожиданно разнообразных по окрасу котят.

Котята мужского пола от этой пары в основном либо рыжие, либо черные. Но котята женского пола могут иметь шерсть пестрого черного, рыжего и белого цвета – как окрас «калико», или же рыжий цвет с вкраплениями – как – «черепаховый» окрасом.

Обе команды подтвердили, что мутация, отвечающая за рыжий мех, находится в Х-хромосоме, поэтому между полами наблюдаются такие явные различия в окрасе.

В отличие от самцов, у которых на одиночной Х-хромосоме находится только одна копия этой мутации, у самок ее две – по одной на каждой, полученной от обеих родителей.

Млекопитающие случайным образом инактивируют одну из двух Х-хромосом в каждой своей клетке, чтобы избежать избыточной экспрессии продуктов этой хромосомы. В результате у самок рыжих котят происходит активная мутация в некоторых развивающихся тканях кожных клеток, рядом с соседними клетками, в которых Х-хромосома с мутировавшим геном деактивирована.

В редких случаях, когда обе Х-хромосомы несут мутацию, самка вырастает в пушистый «огненный шар», такой же рыжий, как и любой самец.

Рыжие кошки имеют репутацию не самых умных представителей своего вида. Однако такая связь между окрасом кошки и ее познавательными способностями научно не подтверждена, и никаких очевидных негативных последствий этой мутации для здоровья или психического состояния не наблюдается.

Известно, что Arhgap36 может вызывать проблемы с развитием у других животных при избыточном или недостаточном функционировании. Но, похоже, у рыжих кошек этот ген сверхэкспрессирован только в развивающихся и зрелых пигментных клетках, называемых меланоцитами.

«Разница между черепаховыми и каликовыми кошками заключается в наличии у калико дополнительной мутации белых пятен, которая влияет на способность развивающихся меланоцитов выживать при миграции от нервного гребня, позволяя выжившим клонам меланоцитов распространяться на более обширные участки тела», – объясняют Барш и его коллеги.

Второе исследование, проведенное под руководством генетика Университета Кюсю Хидехиро Тоха, также выявило Arhgap36 в качестве гена рыжего кошачьего меха. Они обнаружили, что повышенная экспрессия этого гена подавляет гены цветовых пигментов, смещая темно-коричневые и черные пигменты эумеланина к красноватым и желтым пигментам феомеланина.

Обе работы опубликованы на сайте bioRxiv в ожидании рецензирования здесь и здесь.

Напомним, ученые обнаружили самую маленькую окаменелость кота в человеческом поселении на юге Китая. Ее идентифицировали как принадлежащую вымершему виду леопардовой кошки. Животное было настолько маленьким, что легко могло бы поместиться на ладони