Генетика – наука, объясняющая рождение животных с различными окрасами и типами шерсти. В частности, именно она «рассказала» людям, сколько хромосом у кошки и каковы особенности кариотипа.

Что собой представляют хромосомы

Как и все живые существа, кошка состоит из клеток. Строение каждой клетки представлено цитоплазмой и ядром, которое управляет ее жизнью. Состав ядра включает определенное число хромосом, которые содержат в себе основную часть наследственной информации и предназначены для ее хранения, передачи и реализации. И если говорить о том, сколько хромосом в клетке кошки, то их 38 (это 19 пар).

Важно! Именно хромосомы можно назвать матрицей организма, поскольку содержащаяся в них информация и описывает внешний вид животного.

Особенности кариотипа и хромосомного комплекса кошек

Общее количество и структурное строение хромосомы – постоянный показатель, характерный для определенного вида животных, носит название кариотип. Именно он определяет наследование признаков и свойств кошек. В каждой клетке находится постоянное количество парных хромосом – у кошки их 38 (19 пар) – которые и задают внешность, состояние здоровья и характер животного.

При этом половые хромосомы содержат только половину хромосомного набора. Вторая часть присоединяется, образуя полноценную клетку, после оплодотворения яйцеклетки. 18 хромосомных пар совершенно одинаковые, но последняя 19 пара содержит разные по размеру хромосомы.

Случайный выбор определяет пол котенка.

Она регулирует половую принадлежность кошки:

• Х – определяет рождение самки;
• Y – отвечает за появление самца.

Именно от того, какие хромосомы будут содержать половые клетки, и зависит пол зачатого котенка. Если после оплодотворения «встретились» клетки, представленные только Х-хромосомами, то родится кошечка. Когда соединяются клетки, содержащие Х и Y хромосомы, то появится котик.

Принципы наследственности кошек

Хромосомы внешне напоминают длинный шнурок, составленный более мелкими частичками. Они носят название гены. Гены также располагаются парами (один от кошки, другой от кота), каждая из которых включает:

• доминантный ген – ведущий, а потому задающий основные признаки животного в первом поколении;
• рецессивный ген – более слабый, может проявляться во втором и последующем поколениях.

Чистопородное разведение основано на принципах генетики.

В случае если происходит слияние двух рецессивных генов (они образуют пару), то у кошки может появиться совершенно непохожий на «родителей» котенок. Например, у черной самки и кота с пепельной шерстью может родиться котенок с шерсткой кремового цвета. Это значит, что у обоих животных присутствовал рецессивный ген, отвечающий за кремовый окрас.

Большое значение в процессе отбора (выбраковки) животных для племенного разведения имеет анализ хромосомного комплекса кошки. Обязательным условием является учет всех отклонений – экстерьерных, физиологических и морфологических.

Немногие задумываются над генетической предрасположенностью приобретаемого питомца. В статье я расскажу, сколько у кошки хромосом. Опишу, что представляет собой данная структура. Разъясню важность кариотипа и хромосомного комплекса. Поясню принципы наследственности. Разберу, бывают ли животные с синдромом Дауна.

У представителей различных видов живых существ и организмов неодинаковое количество хромосом.

Так, домашних мурлык природа наделила 38 хромосомами, объединенными в 19 пар. Для сведения, у человека пар 23, эквадорского рыбоядного хомячка 46, кукурузы − 10.

Что собой представляют хромосомы

Хромосома – это структура в ядре клетки, несущая генетическую информацию. Необходима для хранения таковой, передачи из поколения в поколение и реализации потомству. Состоит из молекулы и белков-гистонов, соединенных в так называемые комплексы.

Под микроскопом организм можно увидеть только при делении клетки.

Все пары идентичны. Лишь одна включает в себя хромосомы, отвечающие за пол (Х – женский, Y – мужской), различающиеся по размеру.

Х − гораздо больше.

От соединения зависит самка или самец появится на свет.

Если в оплодотворении участвуют клетки с Х хромосомами, развивается представительница прекрасного пола. В случае, когда одна из хромосом Y, будет кот.

Кариотип и хромосомный комплекс

Число и структура относятся к постоянному показателю. Исследователи дали ему наименование кариотип.

Содержит особенности, связанные с наследуемыми признаками и свойствами. Любые изменения становятся причиной передающихся по наследству заболеваний и появлению малышей с явно выраженными несоответствиями и патологиями, порой, несовместимыми с жизнью.

Изменения кариотипа, способствует и выведению новых видов.

Ряд пород дорогостоящих мурок выведен искусственно, что не умаляет достоинств симпатичных существ (чаузи, тойгер, саванна, американский керл и т. д.).

Анализ набора играет большую роль при отборе качественных экземпляров и выбраковке особей, имеющих дефекты. Именно от этого зависит сохранение чистоты породы.

Скрупулезный и тщательный учет даже минимальных отклонений поможет впоследствии избежать уродств и мутаций.

Обязанность владельцев − предоставлять правдивые сведения о детенышах и их родителях, без преувеличения либо, напротив, сокрытия значимых факторов.

Принципы наследственности кошек

Информация, заложенная в хромосомах — генотип. В свою очередь внешние проявления тех или иных особенностей называется фенотип.

Гены располагаются парами (по одному от матери и отца)– аллелями и различаются на следующие подвиды:

• Доминантный, то есть преобладающий. Благодаря данному гену определенные признаки внешности наследуются потомством уже первого поколения.
• Рецессивный.Будучи подавленным доминантным, некоторое время скрыт. Рецессивные гены, объединенные между собой, дают отпрысков, непохожих на родителей.

Рассмотрим наследуемые признаки:

• окрас;
• цвет глаз;
• структура шерсти;
• величина, форма и постановка ушей;
• длина и толщина хвоста;
• строение тела и конечностей.

Синдром Дауна у кошек

В семействе кошачьих, как и у людей встречаются особи с лишней парой. По аналогии с человеческим заболеванием патология, именуется синдромом Дауна.

Субъекты с рассматриваемым несоответствием отличаются слабоумием, нарушением координации движений.

Менее энергичны, нежели здоровые сверстники. Лапки укорочены. Нос уплощенный. Углы рта опущены, глаза посажены неправильно. Часто больные страдают косоглазием или слабым зрением. Иммунитет ослаблен. Болеют чаще обычных сородичей.

Обучению поддаются с трудом. Для основной части бедняжек элементарный лоток является непостижимой наукой.

Отдельные ученые в корне не согласны с такой формулировкой, так как болезнь характерна для Homo sapiens. В результате мутации 21-й пары представлены не двумя, как положено, а тремя копиями.

Вместе с тем, зверей, наделенных лишней хромосомой, принято называть Даунами.

Отношение к таким созданиям двоякое. Кто-то испытывает брезгливость и считает должным уничтожать бракованный приплод.

Другие, напротив, жалеют. Берут из приютов, холят и лелеют.

Систематическое рождение неполноценных крох − серьезный повод задуматься над стерилизацией матери или смене партнера (если спаривание происходило с одним и тем же производителем).

В действительности, разобраться в особенностях набора любимого питомца довольно просто.
Главное соблюдать несложные правила: не скрещивать особей, находящихся в близком родстве.
Исключить спаривание с индивидами, имеющими врожденные дефекты. Тогда котята родятся полноценными, крепкими и красивыми, а расстроенному хозяину не придется решать вопрос о судьбе изгоев.

Многие любители кошек уже знают о коте Монти из Копенгагена, который обладает весьма своеобразной мордочкой из-за отсутствия части носовой перегородки (результат хромосомной аномалии).

Ему было 3 года, когда Майкл Бьорн и Микала Клейн из Дании забрали его в 2013 году из приюта, где он провел долгое время, поскольку люди пугались его необычной мордочки и никто не хотел брать его.

Но, к счастью, у людей разные вкусы. Микала случайно увидела фотографию Монти на вебсайте приюта кошек в Копенгагене, и они с мужем сразу же влюбились в эту уникальную и очень печальную физиономию.

На следующий день они уже были в приюте и наблюдали, как Монти (его тогда величали Бандитом) разгуливал среди множества бездомных кошек, спокойно играл и не отвечал на задирания других животных.

Майкл осторожно поднял Монти на руки и был поражен его серьезным и любящим взглядом, как будто кот сразу же доверился ему. Короче, они взяли его домой не раздумывая. Потом они говорили, что это была обоюдная любовь с первого муррра.

Первое, что они сделали — поменяли неподходящую этому мягкому и дружелюбному коту бандитскую кличку на имя Монти (он им напомнил песню Монти Пайтона «Всегда смотри на яркую сторону жизни»).

Монти сразу прижился в семье. благодаря своему мягкому характеру, но проблем со здоровьем у бедняги оказалось предостаточно.

Прежде всего у Монти были проблемы с дыханием и он часто чихал из-за отсутствия носовой перегородки.

Потом выяснилось, что у кота во время сна случается недержание (правда не очень сильное).

Кот при каждом инциденте очень расстраивался и становился подавленным, поэтому Микала старалась убирать мокрые вещи до того, как кот проснется. Она только отшучивалась, что Монти придется научиться жить с этим, и что лучшим ее другом стала стиральная машинка.

Время шло, Монти обожал своих симпатичных приемных родителей, все время сопровождал их, искал возможности погладиться и залезть на руки. Ночью спал с хозяевами, только так чувствуя себя в безопасности.

В интервью РurrfectСatNnames Микала рассказывала: «Он любит лежать у вас на коленях, а ночью его любимое место в объятиях Майкла — хорошо, что это не соревнование, потому что я не уверена, кто победил бы — Я или милый любящий Монти.» 🙂

Одно было плохо — мочеиспускание и затруднения с дыханием у Монти только ухудшались.

Одно время хозяева даже стали подумывать о том, чтобы найти коту другой приемный дом, поскольку сомневались, что Монти чувствует себя у них комфортно. Но отдать любимца они, конечно же, не смогли. Да это и не удивительно — просто всмотритесь в лица этих симпатичных ребят, и в то, как трепетно они относятся к своему «Аватару» (так кота остроумно прозвали в сетях, и сходство действительно есть 🙂)

А потом ветеринары провели тщательное обследование здоровья Монти и обнаружили, что он страдает крайне редким для кошек заболеванием, которое у людей называется синдромом Дауна. К счастью, в результате длительного лечения коту стало заметно лучше (теперь мочеиспускание случается не чаще 2-3 раз в месяц). А поскольку кот и понятия не имел, что у него с внешностью что-то не как у всех, жить он стал просто в свое удовольствие.

Майкл рассказывал: «Монти всегда счастлив! Он всегда ведет себя, как счастливый котенок, это просто фантастика! Он хочет принять участие во всем, что я делаю, и если он не может достать до высоких полок, он начинает мяукать, пока я не подниму его. Через несколько минут он будет мяукать снова, и я его унесу. Он полностью доверяет нам, и это потрясающе!»

«Одна из самых приятных вещей, которую Монти делает, это когда он хочет, чтобы я лег с ним спать. Он будет мяукать, глядя на меня, пока я не спрошу «что ты хочешь». Затем он «кричит» на меня, и мне приходится следовать за ним, чтобы увидеть, чего он там хочет. Он будет идти передо мной, оглядываясь назад, чтобы посмотреть, продолжаю ли я следовать за ним. Затем он обычно вскакивает на кровать и начинает «замешивать» ее, мурлычет очень громко пока я не лягу в постель. Его хвост становится очень пушистым, и это называется «синдром пухлых хвостов», некоторые кошки так распушают хвост, когда они действительно взволнованы и счастливы. Когда мы оказываемся в постели, Монти будет лежать на моих руках, и если я перестану ласкать его, он будет мяукать очень громко, чтобы сказать: «Приласкай меня еще, папа!»

А еще интересная особенность поведения этого «инопланетного» кота — практически полное отсутствие страха — он даже к ветеринарам ходит с удовольствием. На публике, например на многолюдных благотворительных встречах в поддержку кошачьих приютов, куда хозяева неоднократно брали своего знаменитого на весь мир кота, Монти вел себя со всеми очень спокойно и общительно. Казалось. что внимание людей было ему прияно, но только он должен был все время видеть своих хозяев и чувствовать их защиту.

Микала рассказывала: «Монти очень нежный кот, но также имеет очень сильную личность. Когда он чего-то хочет, он вопит, пока не получит это. Например, если он хочет приласкаться, его хвост становится очень пухлым, он начинает мурлыкать и кричать (мяукать) очень громко, пока мы не обратим на него внимание и не прижмемся к нему.»

«Иногда его посещают некоторые действительно странные идеи. Вдруг он хочет подняться высоко на шкаф! Обычно это случается очень рано утром, а затем он начинает кричать, царапая шкаф. Единственное, что мы можем сделать, это поднять его, подождать несколько минут, а затем снова опустить на пол. Монти всегда счастлив и чувствует себя в полной безопасности, когда Майкл рядом. Если он нервничает или не любит чье-то присутствие, он просто даст нам это понять коротким грустным мяуканьем, но никогда не будет использовать свои когти!»

Когда Монти стало становиться лучше после лечения, Микала и Майкл поделились своей радостью с друзьями в сетях и выложили впервые его необычные фотки. За короткий срок новости о Монти, как глобальный вирус распространились в интернете, и он стал настоящим любимцем. Все просили регулярно обновлять истории про Монти.

Тогда хозяева сделали для него страничку в Facebook, где делятся его сообщениями о помощи приютским животным под постоянным девизом: «Если ты отличаешься внешностью от всех, это не значит, что ты не можешь быть совершенно фантастическим!» (“Looking different doesn’t mean you can’t be fantastic!”)

Сейчас число поклонников Монти на Facebook превысило 376.000 человек, а в Instagram у него 316,000 подписчиков!!!

Монти получает множество e-mails и даже реальных писем. Микала рассказала: «Самым трогательным было письмо от женщины, пережившей операцию по удалению рака груди. Она благодарила Монти, за то что он помог ей понять, что даже если ты и не совершенен, это не значит, что ты не можешь быть просто фантастическим. Мы просто плакали над этим письмом.»

После того, как Монти стал знаменит на весь мир, хозяева создали вебсайт, на котором стали продавать различную одежду, открытки, календари, кружки, подушки и ювелирные украшения с изображением Монти. Все вырученные деньги Майкл и Микала перечисляют приютам, спасающим бездомных кошек. «Мы хотим, чтобы наш маленький любящий Монти стал «послом» от имени всех «Уродливых» кошек, чтобы люди поняли, что даже с нестандартной внешностью животные могут быть самыми любящими и верными друзьями.»

Генетика помогла найти ответы на множество загадок, которые скрыты в организме всех живых существ, например, где хранится наследственная информация и на что она влияет. На самом деле, от генов зависит многое: и внешность, и здоровье. Это применительно и к нашим четвероногим друзьям - кошкам.

Что такое хромосомы

Хромосомы - структуры, содержащиеся в клетках живых организмов. В каждой хромосоме заключена одна скрученная молекула ДНК - главного хранителя генетических данных. Соответственно, хромосомы в организмах живых существ нужны для:

• хранения наследственной информации;
• передачи её с помощью репликации (удвоения) молекулы ДНК и передачи её копии дочерним клеткам, образовавшимся в результате деления.

Ген - участок молекулы ДНК, содержащий целостную информацию о каком-либо признаке или свойстве организма.

У каждого вида животного или растения определённое число хромосом, которое не меняется в течение жизни. Они располагаются парами, поэтому в норме их всегда чётное количество. Нечётное число означает хромосомный дефект, например, 47 хромосом у человека (синдром Дауна).

Видео: генетик Валерий Ильинский рассказывает о ДНК

Хромосомы у кошки

У домашней кошки 19 пар хромосом, соответственно, всего их 38. В каждой хромосоме содержится более 25 тысяч генов.

Количество хромосом не зависит от породы; детали внешности связаны не с числом хромосом, а комбинацией генов и их расположением.

Кариотип (хромосомный набор) домашней кошки состоит из 19 пар хромосом

У кошек, как и других организмов, размножающихся половым путём, есть пара половых хромосом (XX). У котов она имеет вид XY, также как у большинства млекопитающих и человека. Их сочетание определяет пол котёнка. Кроме того, хромосомы отвечают за окраску. Гены передаются котятам по одному от кота и кошки. Один из них доминантный - более сильный и определяющий проявление своих признаков у котят. Другой - рецессивный, он угнетается доминантным. И когда сходятся два рецессивных - от кота и кошки, то получаются котята, не похожие ни на того, ни на другого.

У кошек ген цвета находится в половых хромосомах, поэтому окраска котёнка связана и с полом

Прочие хромосомы, не связанные с полом, называются аутосомами.

В том, что касается расположения генов на хромосомах, мы ближе к кошачьим, чем к какой-либо другой группе млекопитающих, за исключением разве приматов. Параллели между человеческими и кошачьими генами могут привести к созданию новых методов лечения некоторых болезней.

Стефен О’Брайан, американский генетик

https://www.nkj.ru/archive/articles/2584/

Таблица: количество хромосом у разных живых существ

Хромосомные дефекты у кошек

Встречаются отклонения, связанные с числом хромосом или расположением генов в них. Такие дефекты могут придавать особенности внешности питомца или же вызывать болезни и нарушения развития. Чаще всего увеличение количества хромосом влияет на половые признаки животного:

• лишняя половая хромосома (XXY, синдром Клайнфелтера) у кота обычно приводит к невозможности воспроизводства потомства;
• отсутствие одной половой хромосомы у кошки (X0) приводит к бесплодию.

В случае «поломки» хромосом и неправильного расположения либо комбинации генов при слиянии половых хромосом или делении аутосом может возникать гермафродитизм животного. В таком случае у кошки или кота одновременно присутствуют и яички и яичники. Вообще же в редких случаях могут возникать какие угодно хромосомные мутации, приводящие к заболеваниям или дефектам внешности животного.

Красавицы бурмезы (бурманские кошки) склонны к бесплодию в результате отсутствия второй X-хромосомы

Добавочная хромосома у кота также может давать черепаховый окрас, который чаще всего сочетается с уже упомянутым синдромом Клайфелтера. Хромосомный набор в таком случае состоит из 39 хромосом. Дело в том, что ген цвета у кошек содержится только в X-хромосомах, поэтому у кошки-девочки могут сочетаться чёрный и рыжий пигменты шерсти (XX), а у нормального кота есть только один цвет (XY). Лишь в редком случае наличия добавочной хромосомы (XXY) у кота может присутствовать трёхцветная окраска.

Видео: коты с научной точки зрения

Вещества, вызывающие генетические мутации

Хозяевам домашних кошек будет полезно помнить о веществах, которые могут вызвать мутации генов животного и, как следствие, его бесплодие и смертельные болезни. Также они влияют на плод беременной кошки, могут привести к появлению врождённых уродств или выкидышу. К этим веществам (и лекарствам, в которых они содержатся) относятся:

• химикалии (свинец, меркурий, 2,4,5-Т(триметилбензол));
• карбарил;
• хлорпромазин;
• циклофосфамид;
• цитозин-арабинозид;
• дихлорвоз;
• эритромицин;
• гризеофульмицин;
• галотан;
• фенобарбитал;
• фенилбутазон;
• примидон;
• стрептомицин;
• теофиллин;
• винкристин;
• некоторые лекарственные препараты, применяемые в ветеринарии кошек, например:
  • Адриамицин;
  • Линдан.
• все транквилизаторы (Элениум, Сибазон, Тазепам, Мазепам и др.).

Нужно беречь кошку от контакта с этими веществами, а упомянутые лекарства использовать, только если речь идёт о спасении жизни кошки, и другого лечения не существует.

Хромосомы - это место хранения генетической информации - сжатой молекулы ДНК, содержащей в себе тысячи генов. Они отвечают за строение организма и его внешние проявления. В случае поломки или неправильного количества хромосом могут возникать болезни, нарушения развития кошки или отличительные черты внешности.

Некоторые ученые всю жизнь занимаются одним-единственным объектом и одной-единственной проблемой. Меня же все время носило из стороны в сторону. Одним из таких «заносов» было увлечение кошками. Не могу сказать, что я их страстный любитель... Но я посвятил этим домашним хищникам изрядную часть своего свободного времени, потому что их генетика оказалась безумно интересной. Да и знакомиться с наукой о наследственности намного увлекательнее на таком обаятельном объекте, чем на классической мушке-дрозофиле.

Все началось много лет назад, еще в бытность мою студентом НГУ. В качестве домашнего задания по английскому языку нужно было приготовить пересказ научной статьи, причем такой, что была бы интересной моим согруппникам. При просмотре журналов мне бросилось в глаза фото на обложке Journal of Heredity с изображением фонтана на городской площади. Там, вокруг фонтана и на нем самом сидели, стояли и гуляли 94 кошки! Фотография отсылала к статье под названием «Некоторые коты из Сан-Паулу, Бразилия» - одной из цикла статей, посвященных геногеографии кошек.

Кошки оказались идеальным объектом для подобных исследований благодаря тому, что в их популяциях с высокой частотой встречаются мутанты по разным генам окраски (серые, черные, белые, рыжие, пятнистые и т. д.). Еще в конце 1940-х гг. на это явление обратил внимание великий английский генетик Дж. Б. С. Холдейн, и по его инициативе по всему миру генетики начали считать кошек. В итоге стала прорисовываться всемирная кошачья геногеографическая карта. Сравнение разных популяций по частотам генов окраски проливало свет на эволюцию кошки и факторы, которые ее определяли: естественный и искусственный отбор, миграции, изоляция, дрейф генов.

У этой карты был один недостаток: вся наша страна (тогда СССР) была изображена сплошным белым пятном. Естественно, я взялся этот недостаток восполнить. Сначала я пересчитал кошек в Академгородке, а затем во всех городах нашей необъятной Родины, куда меня заносила судьба.

Сам подсчет кошек был страшно увлекательным, азартным и даже в некотором роде опасным занятием. Приходилось считаться не только с самими зверями, но и общественным мнением - ведь человек, что-то высматривающий и вынюхивающий во дворах и подворотнях, вызывает обоснованные подозрения. В лучшем случае его принимают за налогового инспектора, в худшем - за иностранного агента. А когда этот человек потом достает записную книжку и что-то в нее записывает, то крепнущие подозрения могут привести к крайне нежелательным последствиям.

Поэтому котов мне приходилось наблюдать и регистрировать незаметно, по возможности - на ходу, и не замедляя шаг. Когда в моей памяти «накапливалось» более пяти котов, я заходил в телефон-автомат, снимал трубку и просил мифическую Марью Ивановну продиктовать телефон не менее мифического Ивана Ивановича. После этого я спокойно записывал информацию в книжку, благодарил Марью Ивановну и вешал трубку.

Затем я попытался расширить масштаб своих геногеографических операций, завербовав многомиллионные массы советских школьников. Для этого сделал учебный фильм на Центральном телевидении, где с самой красивой дикторшей телевидения Инной Ермиловой гулял по Москве и якобы случайно встречал кошек. Я диагностировал их по генотипам, а Инна регистрировала.

На самом деле вся операция была построена по принципу «рояль в кустах». Усилиями нашего режиссера были мобилизованы учителя биологии из нескольких московских школ. В свою очередь, они мобилизовали своих учеников, выдали каждому по пузырьку валерьянки и послали на отлов бродячих кошек. Нас с Инной на казенном микроавтобусе привозили «на точку». Мы становились в задумчивые позы (я - весь в белом, она - в красном), режиссер командовал «Мотор!», и в этот момент очередной школьник выпускал на нас очередного кота.

После этого школьники со всех концов нашей Родины прислали мне три мешка писем с описаниями локальных популяций кошек. Письма были замечательными, но научно малоинформативными. Пришлось рекрутировать специалистов - коллег-генетиков.

Плодом всех трудов стали две научные статьи в тот же Journal of Heredity и монография «Генетика кошки». Увлекшись, я написал и две научно-популярные книжки - «Этюды о мутантах» (1983) и «Кошки и гены» (1995).

Кроме всего прочего, я написал еще две научно-популярные статьи для журнала «Химия и жизнь». Первая из них под названием «Кошки, гены и география» вышла в 1979 г., вторая - «Кошки и гены: 10 лет спустя» - в 1989 г. Так что нынешнюю поневоле пришлось назвать «Кошки и гены: 30 лет спустя».

Кошачьи хромосомы

Что же произошло в генетике домашней кошки за последние 20 лет? С одной стороны, ситуация с геногеографией практически не изменилась. Глобальные карты стали достаточно информативными уже 20 лет назад, и добавление новых данных перестало влиять на интерпретацию. Поэтому публикации по этой теме постепенно сошли на нет. С другой стороны, за истекшее десятилетие в генетике кошки произошли важные события, связанные в том числе и развитием методов секвенирования геномов.

Первые результаты расшифровки генома кошки появились в 2007 г. Пока расшифровано примерно 65% кошачьих генов. Сравнение генома кошки с хорошо исследованными геномами человека, шимпанзе, собаки, коровы, мыши и крысы позволило идентифицировать у нее 20 285 генов. Следовательно, общее число генов кошки, по-видимому, близко к количеству генов человека, т. е. тридцати тысячам.

Очень интересные и неожиданные результаты дало сравнение генетического состава хромосом кошки и других млекопитающих. Оказалось, что кошка, как и человек, довольно незначительно перестроила свои хромосомы за 80–90 млн лет эволюции от общего предка.

При этом, несмотря на то, что хромосомы кошки выглядят крайне консервативными в макроэволюционном контексте, они оказались чемпионами среди хромосом млекопитающих по частоте генетической рекомбинации - перераспределения генов путем обмена участками парных хромосом. А, как известно, рекомбинация является главным поставщиком новых сочетаний генов, которые являются базой для естественного отбора, микро- и макроэволюционных процессов.

Генетическая рекомбинация как источник наследственной изменчивости

Рекомбинация происходит в первом делении мейоза - процесса, в результате которого после двух клеточных делений из одной обычной клетки образуются четыре половые, содержащие не двойной, а одинарный набор хромосом. При подготовке к первому делению гомологичные (парные) хромосомы сближаются и выравниваются по длине. В это время в их ДНК возникают множественные двунитевые разрывы. В воссоединении разорванных нитей ДНК активно участвует белок Rad51, который связывается со свободными концами разорванных ДНК и внедряет их в ДНК гомологичных хромосом, одновременно расплетая ДНК-мишень.

Найдя комплементарный участок, внедрившаяся нить ДНК с ним спаривается. Однако большая часть связок между ДНК разрезается и сшивается так, что восстанавливается исходное состояние цепей ДНК (безобменный путь). У всех исследованных млекопитающих (кроме кошки!) лишь менее десяти процентов связок сшивается крест-накрест (обменный путь). При этом ДНК одного из гомологов в пунктах обмена соединяется с ДНК другого. Это и есть точки рекомбинации.

Опознавательным знаком для точек рекомбинации служит белок MLH1, принадлежащий к семейству белков репарации, чья функция - исправлять ошибки спаривания ДНК, т. е. устранять неспаренные нуклеотиды. С помощью антител к MLH1, меченных флуоресцентными красителями, можно проанализировать частоту и распределение рекомбинационных событий по геному

Оказалось, что по плотности рекомбинационных событий , т. е. обменов отдельными фрагментами цепочек ДНК на единицу длины хромосомы, кошка занимает первое место среди всех изученных млекопитающих. Среднее расстояние между точками рекомбинации у кошки равно 3,7 мкм (для сравнения: у мыши - 7,1 мкм, у человека - 6,0 мкм). При этом нижний предел этого расстояния составляет всего 0,05 мкм, т. е. на грани разрешения микроскопа.

Высокая плотность рекомбинации у кошки сопряжена с высокой эффективностью этого процесса. У всех других исследованных млекопитающих только небольшая (меньше 10%) часть первичных связок между ДНК гомологичных хромосом сшивается крест-накрест, приводя к образованию рекомбинантных хромосом. У кошки доля связок, разрешаемых по рекомбинантному пути, составляет 25%. То есть процесс рекомбинации у кошки организован более экономично, чем у других млекопитающих: при меньшем числе двунитевых разрывов ДНК он обеспечивает достаточно высокий уровень рекомбинации.

Сиамская замена

Двадцать лет назад генетическая карта хромосом кошки содержала всего несколько десятков генов; сейчас их число приближается к двум тысячам. В том числе картированы и расшифрованы гены окраски и выявлены критические точки, мутации в которых приводят к ее изменениям.

Так, на одной из соматических (неполовых) хромосом локализованы две мутации по окраске. Мутация доминантной белой окраски, находящаяся в протоонкогене с-kit , нарушает способность к миграции у меланобластов - предшественников пигментных клеток эмбриона. И поскольку меланобласты не успевают достигнуть вовремя кожи, пигмент не попадает в волоски.

В результате шерсть вырастает совершенно белой. Если же иногда меланобластам все же удается внедриться в волосяные фолликулы, расположенные на голове кошки, то там появляются небольшие окрашенные участки. У носителей этой мутации количество меланобластов, достигших сетчатки глаза, может различаться. Если их много, то глаза будут иметь нормальный желтый цвет, если очень мало - голубой.

В той же хромосоме находится ген, задающий рисунок окраса. Нормальный аллель (структурная форма) этого гена дает полосатую, тигровую окраску. Иногда эти полосы сплошные, иногда - разорванные. Известна полудоминантная мутация абиссинский тэбби . У гомозигот (т. е. у особей, имеющих пару одинаковых аллелей) по этой мутации никаких полос на теле не обнаруживается: звери имеют однородную окраску. А вот у гетерозигот по этой мутации полосы располагаются на хвосте, морде и лапах. Рецессивная мутация в том же гене - мраморный тэбби - превращает поперечные полосы в завитки или разводы неправильной формы. Часто у таких котов по спине тянется широкая черная полоса.

При альбинизме - явлении, широко встречающемся у разных видов млекопитающих, - имеются мутации в гене, кодирующем фермент тирозиназу. При этом синтез фермента либо полностью блокируется, либо синтезируется дефектный фермент с измененной активностью.

У кошек описано несколько таких мутаций. У гомозигот по мутации бирманского альбинизма активность тирозиназы несколько снижена по сравнению с нормой. Причем степень подавления активности фермента зависит от температуры тела: при более низкой по сравнению с нормальной температурой он более активен. Именно поэтому у бирманских кошек более интенсивно окрашены участки шерсти на кончиках лап, хвоста, ушей, на носу, то есть в тех районах тела, где температура понижена.

То же самое можно сказать и относительно мутации сиамского альбинизма . Однако уровень депигментации при этом гораздо выше: у сиамских кошек шерсть на туловище, как правило, не имеет пигмента, а окраска сохраняется лишь на кончиках лап, хвоста, на ушах и на носу. Но даже и эти участки пигментированы слабее, чем у бирманских кошек. Глаза, как правило, голубые из-за снижения количества пигмента в сетчатке.

Сейчас мы точно знаем молекулярную природу этих мутаций: они получаются благодаря замене в генной последовательности одного-единственного нуклеотида! У сиамских кошек в гене, ответственном за синтез тирозиназы, заменяется нуклеотид, стоящий в 422-й позиции от начала гена. У нормальных кошек там находится гуанин, у сиамских - аденин. В результате последовательность нуклеотидов, кодирующая аминокислоту аргинин, превратилась в последовательность, кодирующую глицин. Замена аргинина на глицин в белке тирозиназе привела к снижению его ферментативной активности при нормальной температуре тела.

У бирманских кошек аналогичное ослабление окраски на теле обусловлено заменой нуклеотида в 227-й позиции.

Родственница лошади

Детальный анализ геномов кошки и других млекопитающих привел к радикальному пересмотру всего родословного древа млекопитающих. До этого филогенетическое древо выглядело вовсе даже не как древо, а как куст, у которого все ветви - отряды - отходили от одного корня. Сейчас на нашем общем родословном древе мы можем различать последовательные ветвления.

Выделяются три главные ветви: афротерии (слоны, сирены, даманы, трубкозубы, златокроты и др.), неполнозубые (эндемики Южной Америки - броненосцы, ленивцы и муравьеды) и лавразиотерии (все остальные плацентарные млекопитающие). Эти три ствола образовались из-за раскола древнего мегаматерика Пангеи на Гондвану (современные Африка, Индия, Южная Америка, Антарктида и Австралия) и Лавразию (соответственно Евразия и Северная Америка). Гондвана затем раскололась на составляющие материки, причем первой отделилась Африка. На этом изолированном континенте и появился надотряд афротериев.

Интересующие нас кошки входят в отряд хищных, который принадлежит к ветви лавразиотериев, включающей наибольшее число видов. Дальнейшее ветвление приводит, в числе прочего, к хищно-копытно-рукокрылым млекопитающим. И как бы ни безумно выглядела эта группа, ее общее происхождение убедительно подтверждается молекулярным данными. Более того, эти же данные показывают, что дальнейшее ветвление внутри этой группы происходило вовсе не так, как можно было бы заключить из внешнего облика животных, ее составляющих.

Первыми отделились кито-парнокопытные . (Это не опечатка: именно так - кито-парнокопытные. В старом, «домолекулярном» древе китов выводили прямо от корня куста млекопитающих. Сейчас оказалось, что ближайшим родственником китов является бегемот). Другая ветвь - пегасохищные - ветвится на непарнокопытных (лошади, тапиры, носороги), хищных (кошки, собаки, медведи, моржи и др.) и рукокрылых (летучие мыши).

Порядок ветвления в пределах надотряда пегасо-хищных пока не вполне понятен, но есть указания на то, что первыми выделились рукокрылые, а уже потом произошло разделение непарнокопытных и хищных. Но что совершенно определенно, так это то, что последний общий предок лошади и кошки существовал позже (т. е. ближе к нашему времени), чем последний общий предок лошади и коровы.

Родословное древо самих кошачьих было также существенно пересмотрено за последние 20 лет. Выяснилось, что первое разделение этого семейства произошло около 11 млн лет назад в Азии, когда от него отделилась линия больших рычащих кошек (лев, тигр, леопард, ягуар и снежный барс). Многие виды, принадлежащие к этой группе, имеют практически идентичные хромосомные наборы. В природе они сохраняются как отдельные виды, но в неволе от них легко получить гибридное потомство. Многие зоопарки имеют тигрольвиц, лигров и т. д. И хотя большинство из них стерильно, сама возможность получения жизнеспособных гибридов между этими видами указывает на большое генетическое сходство рычащих кошек друг с другом.

Вторая группа, выделившаяся тоже в Азии, состоит из мраморного кота и азиатской золотистой кошки, ныне обитающих в Юго-Восточной Азии. От этой линии отделилась и мигрировала в Африку ветвь, к которой относится сервал, каракал и африканская золотистая кошка. Это произошло 6–10 млн лет назад, когда уровень мирового океана был довольно низким, и между Африкой и Азией существовала перемычка в районе современного Красного моря.

В это же время остальные кошки широко расселились по Азии, а часть их перешла по Берингийскому мосту в Северную Америку. Именно там находят самые древние останки рыси, оцелота и пумы. Затем потомки североамериканцев мигрировали назад в Азию и затем в Африку, где дали начало евроазиатской рыси и африканскому гепарду. В конце плиоцена (2–3 млн лет назад) образовался Панамский перешеек между Северной и Южной Америкой. В Южную Америку проникла линия оцелота и дала начало семи новым видам кошек. Туда же перебрались из Северной Америки пума и ягуар.

Разделение остальных азиатских кошек на отдельные роды и виды произошло в Евразии в течение последних 5 млн лет. Именно к этой группе принадлежит домашняя кошка.

Сколько жизней у кошки?

Как известно, первым клонированным животным стала овца: знаменитая Долли родилась в 1996 г. Через пять лет на свет появилась первая клонированная кошка, метко названная CC (Carbon Copy ) или, по-русски, Копиркой.

Оригиналом для копирования выбрали черепаховую (серо-рыжую) кошку с белым пятном по имени Радуга. Из ее яичника были выделены яйцеклетки и обычные соматические клетки. Из каждой яйцеклетки удалили ядро и заместили его ядром, выделенным из соматической клетки. После стимуляции электрошоком реконструированные яйцеклетки трансплантировали в матку серой полосатой кошки. От этой суррогатной матери и родилась Копирка (Shin et al, 2002).

Почему у Копирки нет рыжих пятен?

Как известно, у кошек, как и других самок млекопитающих, в геноме присутствуют две Х-хромосомы. И именно в них находится ген, отвечающий за окраску шерсти. У гена имеется два аллеля - рыжей и нерыжей (черной) окраски.

В зиготе - клетке, образующейся при слиянии яйцеклетки и сперматозоида, - активны обе Х-хромосомы. В ходе клеточных делений и последующей дифференцировки во всех клетках тела, в том числе в будущих пигментных клетках, одна из Х-хромосом инактивируется. Если кошка гетерозиготна по гену окраски, то в одних клетках может инактивироваться хромосома, несущая аллель рыжей окраски, в других - несущая аллель черной окраски. Дочерние клетки строго наследуют состояние Х-хромосомы. В результате формируется черепаховая окраска. Очевидно, что при клонировании в ядре реконструированной яйцеклетки, взятом из обычной соматической клетки трехцветной кошки, не произошла полная реактивация выключенной Х-хромосомы.

Первая в мире клонированная кошка Копирка не похожа ни на свою суррогатную полосатую мать (фото вверху ), ни на свой генетический оригинал черепахового окраса (фото внизу ) - у нее нет рыжих пятен, как положено кошкам этого генотипа. Фото Л. Вэдсворта.

По генотипу Копирка была точной копией Радуги, но вот по внешнему виду она отличалась от оригинала: у нее не было рыжих пятен. Авторы статьи в Nature довольно уклончиво объясняли это различие: «Характер пигментации у многоцветных животных определяется не только генетическими факторами, но факторами развития, не контролируемыми генотипом».

Такое высказывание можно понимать как угодно. Я это понимаю так. В соматической клетке, из которой взято ядро для создания Копирки, была инактивирована одна из двух половых Х-хромосом - та, которая как раз и несла аллель рыжей окраски. А, как известно, состояние Х-хромосомы стойко передается в поколениях соматических клеток.

В случае с Копиркой поразительно то, что перенос ядра соматической клетки в яйцеклетку не привел к реактивации Х-хромосомы. Следовательно, процедура клонирования не приводит к полному репрограммированию ядра. Может быть, с этим явлением связаны и проблемы со здоровьем и размножением у клонированных животных. Правда, Копирка на здоровье не жалуется. Ей сейчас уже 8 лет, а три года назад она стала счастливой матерью трех котят.

Компания Genetic Savings & Clone , финансировавшая создание Копирки, попыталась сделать на этом бизнес. К сожалению, клиент не пошел: удалось продать только двух клонированных домашних любимцев (за 50 и 32 тыс. долл.), и на этом дело закончилось.

Однако эстафету подхватили в Южной Корее: первая кошка была клонирована там в 2004 г. Корейские исследователи рассматривали ее клонирование не как самоцель, а как промежуточный этап в решении другой, гораздо более амбициозной задачи.

Их интересовало получение GM (генетически модифицированных) кошек. Для этого они выделили клетки соединительной ткани - фибробласты - из уха белого ангорского кота. Фибробласты культивировали в питательной среде, в которую был добавлен мобильный генетический элемент, содержащий ген, который кодировал красный флуоресцентный белок.

После того как мобильный элемент проник в ядра фибробластов и встроился в хозяйскую ДНК, эти ядра выделили и перенесли в яйцеклетки, из которых предварительно удалили собственные ядра. Из этих реконструированных яйцеклеток развились два GM котенка, у которых красный флуоресцентный белок синтезируется практически во всех клетках тела. В результате под ультрафиолетовым излучением эти коты светятся мистическим красным светом (Yin et al., 2008). В статье, опубликованной в 2008 г. в журнале Biology of Reproduction , особенно интригует последняя фраза: «Данная технология будет полезна для направленного создания дизайнерских котов».

Трудно представить, сколько будут стоить подобные дизайнерские GM коты и кому они могут понадобиться. При этом меня ничуть не пугают генетически модифицированные кошки. Ведь если подумать хорошенько, то все кошки в мире были генетически модифицированы за долгие поколения естественного и искусственного отбора, которому подвергались их предки.

P.S. Памятуя о последствиях своей научно-популярной деятельности, сообщаю, что котов не клонирую, генетически не модифицирую, рекомендаций по случке не даю и котенка в мои руки прошу не предлагать.

Литература:
1)Бородин П. М. Этюды о мутантах. - М.: Знание, 1983.
2) Бородин П. М, Рувинский А. О. Генетика кошки. - Новосибирск: Наука, 1992.
3) Бородин П. М. Кошки и гены. - ЗАО Зоосалон, 1995.
4) Бородин П. М. Кошки, гены и география. // Химия и жизнь . - 1979. №4. С. 40–46.
5) Бородин П. М. Кошки и гены: десять лет спустя. //Химия и жизнь . - 1989. №4. С. 40–45.
6) Shin T, Kraemer D, Pryor J, Liu L, Rugila J, Howe L et al. A cat cloned by nuclear transplantation. // Nature . - 2002. V. 415(6874). - P. 859.

Работа по анализу рекомбинации у кошек выполнена при
поддержке гранта РФФИ № 04-04-48024-a

Автор и редакция благодарят И. Бодунова (Клуб любителей кошек «Азия», Новосибирск),
М. Вестузина и Л. Вэдсворта (Texas A&M College of Veterinary Medicine, College-Station )
за помощь в подготовке иллюстраций