Рыжие кошки заработали в Сети репутацию проказников. Зоологов давно интересует их характерный окрас.
Два независимых исследования, проведённых американскими и японскими учёными, которые работали независимо друг от друга, пришли к одному и тому же выводу. Предположительно, рыжий окрас вызван генетическими вариациями в Х-хромосомах. Статьи, пока не прошедшие экспертную оценку, были недавно опубликованы на сервере препринтов bioRxiv.
Учёные Грег Барш из Стэнфордского университета и Хироюки Сасаки из университета Кюсю, каждый со своими коллегами, изучили геномы кошек, чтобы определить, какой белок, кодируемый генами кошки, придаёт ей оранжевый оттенок. То, что они обнаружили, было поразительным: крошечная мутация в ДНК кошки повлияла на всю её окраску.
Рыжий кот — "удивительное исключение” из того, что встречается у многих других домашних животных, таких как собаки, овцы, лошади или кролики.
У большинства других млекопитающих мутации в белке под названием Mc1r приводят к рыжему цвету шерсти. Но это не могло объяснить оранжевую окраску кошек.
"Это было генетической загадкой, головоломкой, — рассказывает Барш журналу Science.
Новые исследования указывают на ген Arhgap36, белок в Х-хромосоме, который никогда не был в списке потенциальных кандидатов на роль "рыжего гена”, потому что он контролирует аспекты эмбрионального развития. В результате учёные решили, что серьёзные мутации в Arhgap36, скорее всего, убьют животное, заверил Барш.
Тем не менее команда Барша обнаружила, что Arhgap36 у рыжих кошек вырабатывает почти в 13 раз больше РНК — молекул, помогающих преобразовывать ДНК в белки, которые может использовать организм, — по сравнению с тем же геном у других видов кошек.
Повышенное количество Arhgap36 в меланоцитах или клетках кожи, ответственных за цвет шерсти, приводит к выработке светло-красного пигмента, из-за которого шерсть кошки кажется рыжей.
Однако это изменение не было вызвано опасной мутацией. Скорее всего, отсутствовала небольшая часть ДНК, из-за чего необычное количество Arhgap36 не влияло ни на что, кроме меланоцитов. Таким образом, кошки с оранжевой окраской "не только здоровы, но и милы", — пишет Science.
Поскольку Arhgap36 находится в Х-хромосоме, исследователи предполагают, что рыжий окрас связан с полом. Действительно, полностью рыжие кошки, в основном, самцы. Новые находки также помогают объяснить, почему трёхцветные кошки и кошки с уникальным окрасом (Tortoiseshell) со смесью красного, кремового, чёрного и синего цветов, включая рыжий, почти всегда женского пола.
Это связано с тем, что котёнок-самец наследует только одну Х-хромосому от своей матери, в то время как котята женского пола наследуют по Х-хромосоме от каждого родителя. Таким образом, маловероятно, что кошка женского пола получит две копии варианта Arhgap36, который даёт рыжий окрас. Однако для того, чтобы кот стал самцом, ему достаточно получить только одну копию гена.
Что касается кошек с трёхцветным или уникальным окрасом, то они часто являются потомством чёрной и рыжей особи. Такие котята наследуют одну Х-хромосому с "рыжим геном" и одну без этого варианта, что делает их самками. По мере развития эмбриона клетки случайным образом выбирают, какую хромосому экспрессировать, то есть сделать видимой, на разных частях шерсти кошки.
Хромосома, которая не была выбрана, "инактивируется", и именно случайность этого процесса придаёт трёхцветным кошкам их поразительный окрас. Кроме того, у трёхцветных кошек есть белые пятна.
"Изучение окраса шерсти позволяет нам понять, как взаимодействуют клетки, потому что на решение пигментной клетки вырабатывать светлый или тёмный пигмент влияют сигналы от соседних клеток", — рассказывает в интервью Newsweek генетик из Стэнфордского университета и соавтор американского исследования Кристофер Кейлин.
По мнению Сасаки, которым он поделился с Newsweek, "очевидно, следующим вопросом будет то, когда и где возникла генетическая вариация и как она распространилась, поскольку наша работа показала, что эта вариация распространена среди рыжих котов по всему миру".