Кошачий калейдоскоп

Если бы Грегор Мендель, отец-основатель генетики, проводил свои исследования на кошках, он наверняка сразу бы привлек внимание к своей работе, а не тридцать лет спустя. Но Мендель занимался горохом. А кому интересен какой-то горох? Кошки – другое дело. Кошки интересуют всех...

С такой ремарки начал свое выступление перед юннатами заведующий лабораторией рекомбинационного и сегрегационного анализа Института цитологии и генетики СО РАН Павел Бородин. Напомню, что в ноябре этого года в ИЦиГ СО РАН состоялась Пятая Сибирская межрегиональная конференция «Экологическое воспитание в проектно-исследовательской деятельности юннатов». В рамках конференции было запланировано несколько популярных лекций для детей от ведущих ученых Института. Одна из них как раз была посвящена генетике кошек. По сути, на примере домашних любимцев подросткам популярно разъяснили «работу» конкретных генов, влияющих на окрас шерсти животных. Если хотите, это была своего рода «вводная» в тему генетики как таковой.

Почему именно кошки? Павел Бородин пояснил:

«Очень сложно изучать генетику синиц, поскольку с виду они все одинаковы. Можно, конечно, изучить, как там меняются размеры, вес, но для этого необходимо сюда как-то вмешиваться. На кошках это делается довольно просто, потому что они очень разные. Сейчас известно около семидесяти пород. Но даже без всяких пород, когда вы просто видите их на улицах, вы замечаете, что они очень разные по двум показателям: по окраске и по длине шерсти. И всё это контролируется отдельными генами, которые мы можем изучать».

Как приложить законы Менделя к кошкам? Очень просто. Если мы берем серого кота и скрещиваем его с черной кошкой (или наоборот: черную кошку с серым котом), то каких потомков мы получим (при условии, что у серой особи в течение многих поколений все предки были серыми)? «Люди всегда думали, - разъясняет Павел Бородин, - что потомки здесь будут какими-то средними. Нет. Как показал Мендель, и как мы знаем сейчас, все потомки в первом поколении будут одинаковы, и будут они похожи на одного из родителей. Тот признак, который проявляется у потомков первого поколения, называется доминантным. В данном случае доминантной будет серая окраска.

А что произойдет, если мы скрестим друг с другом потомков первого поколения? Здесь, по словам Павла Бородина, начинается «замечательная теория вероятности» - начинается комбинаторика. Скажем, на три серых потомка будет один черный. То есть черный потомок может появиться у двух серых родителей. «До Менделя это было мистикой, а теперь мы уже знаем, как это происходит. Потому что гены черной окраски, которые не проявлялись у родителей, проявились у их потомка. Это второй закон Менделя», - заметил ученый.

Интерес к таким темам у юных натуралистов был совершенно искренним Как вообще формируется окраска у кошек, как с этим связано влияние генов? «Теперь мы уже знаем, - говорит Павел Бородин, - на какой хромосоме находится тот ген, который определяет окраску». Например, ген, определяющий мраморный окрас, находится на второй хромосоме. Также известно, где находится ген, определяющий белую окраску или ген, определяющий полное отсутствие полос. Это всё стало известно после расшифровки полной последовательности генома кошки. Причем оказалось, что у нее столько же генов, сколько их у человека – 25 тысяч.

«Работа» гена, определяющего окраску, была разобрана на конкретном примере – на котах сиамской породы. Здесь, отметил Павел Бородин, происходит весьма интересный биохимический процесс в тех клетках, от которых зависит окраска. Туда, объясняет ученый, поступает тирозин (особая аминокислота), которую кошки получают с пищей. «Этот путь, - уточняет он, - одинаков у всех млекопитающих, в том числе и у людей. Для того, чтобы у нас волосы имели окраску, чтобы глаза у нас были хоть какого-то цвета, требуется, чтобы тирозин превращался в этой длинной цепи в меланин. Ферментом синтеза меланинов является фермент тирозиназа, превращающий тирозин в следующий каскад». Тирозиназа – это белок, складывающийся из определенной последовательности аминокислот, которых в нем содержится около шести сотен.

Какое это имеет отношение к окраске сиамских котов? Всё очень просто. Если в указанном белке слегка заменить последовательность аминокислот, то он станет немного другим. Когда в 422-й позиции происходит замена одного кодирующего элемента ДНК на другой, мы получаем мутацию, приводящую к тому, что белок становится чуть-чуть короче. В этом случае тирозиназа продолжает «работать», но «работает» она уже только при пониженной температуре.

Именно поэтому у сиамских котов окраска получается на тех участках тела, где температура слегка понижена естественным образом. То есть на лапах, на морде, на ушах, на хвосте. В тех местах, где нормальная температура, окраска не формируется. А всё из-за того, что вследствие мутации фермент приобрел чуть-чуть другую форму.

Поэтому и процесс идет немного по-другому. Он становится температурно зависимым. И всё это произошло от одной-единственной замены. Если же вовсе нарушить этот белок, то тогда перестанет происходить превращение тирозина в меланин, и кошки окажутся абсолютно белыми.

А как получаются кошки с белыми пятнами? Здесь, говорит Павел Бородин, нам придется вспомнить про эмбриологию – как развиваются зародыши. В развивающемся организме всё это очень интересно устроено. Те клетки, которые должны впоследствии работать на синтез пигмента, у самых ранних эмбрионов находятся вдоль хорды. Отсюда они начинают перемещаться по телу эмбриона, передвигаясь в кожу. Если есть мутация, тормозящая движение этих клеток, то она приводит к тому, что указанные клетки не доходят до определенных участков, где мы как раз и увидим белую окраску. Так, например, у черного кота появится белый «галстучек». У кошек, заметил Павел Бородин, может быть разная плотность тканей, через которые «пробираются» эти самые клетки, и поэтому мы имеем огромную вариацию белых пятен – и «галстучки», и «воротнички» и прочее.  

Правда, мы еще знаем далеко не все механизмы образования окраски. Как взаимодействуют гены, когда, например, получается мраморная окраска (встречающаяся, кстати, только у домашних кошек)? Пока мы еще точно не знаем, честно признался ученый.

Хотя, заметим от себя, в недалеком будущем это наверняка станет известно. Наука ведь не стоит на месте. А если учесть подрастающую смену, то сомневаться в новых открытиях не приходится. Ведь интерес к таким темам у юных натуралистов был совершенно искренним. И совсем не исключено, что новые открытия в этой области сделают как раз те ребята, которые сегодня постигают азы генетики в такой популярной форме. Наверняка прослушанная лекция о кошках кого-то из них обязательно «зацепит» и укажет дорогу в увлекательный мир будущей профессии.

Олег Носков