Barva kůže a barva srsti u koček: na čem závisí a jaké existují typy. Odkud pocházejí barvy a vzory na kočičím kožichu?

Dnes nikoho nepřekvapíte geneticky modifikovanými rostlinami a zvířaty – ani v laboratoři, ani na poli, ani na trhu. Nezbývá, než je začít chovat doma – a někteří biohackeři už prodávají sady pro genetické úpravy a slibují, že je to naučí všechny. Pokud se rozhodnete cvičit na kočkách, sestavili jsme návod pro začínající genetické inženýry, jak sestavit kočku s barvou vašich snů.

Barva kůže a srsti u koček (stejně jako u lidí a jiných savců) závisí na typu Melanin, který je produkován speciálními kožními buňkami, melanocyty – a poté je svými dlouhými procesy transportován do dalších buněk a vlasových folikulů, které je barví.

Dva typy pigmentů jsou zodpovědné za celou řadu barev, kterými jsou kočky známé:

• feomelanin – pohybuje se od červené po žlutou;
• eumelanin – hnědý až černý.

Ale to, jaké pigmenty budou melanocyty produkovat a jak budou distribuovány v těle kočky, jsou již zodpovědné za mnoho genů, které mohou působit paralelně, zlepšovat svou práci nebo naopak soutěžit. Podívejme se na základní barevné vzory u koček a zjistíme, jaké varianty genů bude potřeba zavést do genomu kočky, aby je vytvořily.

Agouti

Budete potřebovat: chromozom A3 s dominantním genem Agouti.

Agouti je barvení, při kterém je barva rozmístěna rovnoměrně po celé kočce, ale každý jednotlivý chlup je zbarven nerovnoměrně. Chloupky jsou rozděleny do několika zón, které nesmí být barveny (bez melaninu), barveny s různou intenzitou tmavším eumelaninem nebo světlejším pheomelaninem. Toto zbarvení se vyskytuje např. u habešských koček.

Chcete-li získat kočku této barvy, musíte vzít chromozom A3 s dominantní variantou genu Agouti (toto je možnost, která potlačí všechny ostatní možnosti a funguje, i když je v buňce pouze jedna). Poté se v pigmentové buňce začne syntetizovat signální protein Agouti. Současně se v pigmentové buňce syntetizuje další protein – hormon hypofýzy stimulující alfa-melanocyty (a-MSH). Oba tyto proteiny se dokážou vázat na receptor melanokortinu-1 a podle toho, s kým receptor tvoří komplex, se v buňce spustí určitá signální kaskáda. Takto se získává ten či onen typ pigmentu.

Když Agouti „sedne“ na receptor, buňka produkuje červený feomelanin. V tomto případě molekula Agouti blokuje receptor, takže se s ní nikdo jiný nemůže dotknout. Spojení mezi Agouti a receptorem se ale časem rozpadne a v určitém okamžiku musí na receptor přistát nová molekula, kterou může být buď další Agouti, nebo a-MSH. V prvním případě bude buňka nadále produkovat feomelanin a ve druhém přejde na eumelanin. Melanocyt proto bude produkovat červený nebo tmavý pigment a vlasy budou pruhované. Ale protože se pruhy na každém chlupu vyskytují nezávisle, nebudou se synchronizovat – takže srst kočky nebude pruhovaná, ale duhová.

Pokud do obou chromozomů vložíte recesivní variantu Agouti (tedy takový, který se objeví pouze v případě, že jsou v buňce jeho dvě kopie), signální protein nebude fungovat. V souladu s tím bude a-MSH kralovat na receptoru melanokortinu-1 a získáte jednobarevnou tmavou kočku.

Z tohoto pravidla však existuje výjimka. Na pohlavních chromozomech koček je gen Pomeranč, která je zodpovědná i za produkci feomelaninu, tedy za červenou barvu. Je-li alespoň na jednom chromozomu v dominantní formě, pak oranžový protein vytěsní veškerý eumelanin z vlasů a nahradí ho feomelaninem – a kočka, která mohla být tmavou aguti, bude červená aguti.

Pokud ale její buňky současně obsahují recesivní variantu Agouti a dominantní varianta Pomeranč, pak nezískáte jednobarevnou červenou kočku. Recesivní varianty Agouti interagovat nepochopitelným způsobem s dominantou Pomeranč, v důsledku čehož se tmavé oblasti vlasů zbarví do červena a červené se z nějakého důvodu stanou bezbarvými a vlasy narostou do červenobílého pruhu. To znamená, že je nemožné vychovat jednobarevnou červenou kočku: kočky s dominantou Pomeranč a recesivní Agouti stejně skončíte s pruhovanými vlasy.

Tmavá barva

Budete potřebovat: pár chromozomů D4 s gen Tyrp1 pro tmavou jednobarevnou kočku

Opatrně: dominantní gen Pomeranč může udělat tmavou kočku červenou.

Monochromatická barva kočky znamená, že každý její chlup je rovnoměrně zbarven eumelaninem nebo feomelaninem.

Protein TIRP1, který je kódován genem, je zodpovědný za produkci eumelaninu v buňkách Tyrp1. Podle toho, které varianty genu v melanocytu působí, se získají různé odstíny tmavého pigmentu. V případě dominantní varianty, která ostatní potlačuje, kočka zčerná.

V případě, kdy je genová varianta slabší, získává kůže čokoládovou barvu; a v případě ještě slabších i barva skořice.

Pamatujte: jednobarevná kočka se ukáže pouze v případě, že gen Agouti je v recesivní (nepracovní) podobě – ​​a na vlasech se netvoří pruhy. Gen Tyrp1 je zodpovědný pouze za konečný odstín tmavé barvy. Navíc, aby kočka definitivně ztmavla, musí být na pohlavních chromozomech pouze recesivní formy genu. Pomeranč, jinak bude všechen eumelanin ve vlasech nahrazen pheomelaninem – a z kočky se stane červená aguti.

bílá barva

Budete potřebovat: pár chromozomů D1 s gen Souprava.

Opatrně: Kočka se může ukázat jako hluchá.

Bílá barva je úplná absence pigmentu ve vlasech. U koček lze celistvé bílé barvy dosáhnout několika způsoby. Například pokud enzym pro syntézu pigmentu nefunguje v celém těle (jedná se o albinismus, o něm budeme mluvit později) nebo pokud mutace potlačí pigmentaci buněk.

Aby vlasy vyrostly bílé, je třeba zabránit melanocytům produkovat pigment – ​​nebo je úplně zničit. To lze provést pomocí genu Souprava: Kóduje protein, jehož prostřednictvím přijímají progenitorové buňky melanocytů signály, aby přežily, dělily se a staly se skutečnými melanocyty. Pokud tedy do obou chromozomů vložíte W-variantu genu, která neobsahuje žádné mutace, pak získáte obyčejnou barevnou kočku bez bílých chlupů. Pokud ale alespoň jeden chromozom z páru obsahuje variantu WD, melanocyty odumřou a srst zbělá.

Kočičí oči zmodrají. Modrá barva duhovky je základní barvou pro všechny kočky, jen u tmavě zbarvených koček je duhovka také pokryta tmavým melaninem – proto jsou oči například hnědé. Pokud melanocyty nepřežijí, pak se melanin nedostane do srsti ani do duhovky.

U gen Souprava K dispozici je také mezilehlá možnost WS. Pokud se vloží do obou chromozomů, kočka zbělá. Pokud ale dáte WS do jednoho z chromozomů a obvyklé W do druhého, skončíte s kočkou s bílými skvrnami. WS zpomaluje nebo úplně zastavuje migraci prekurzorů melanocytů k vlasovým folikulům, v důsledku čehož se některé z pigmentových buněk jednoduše nedostanou do místa, kde by se měly zbarvit, a v tomto místě se na kočce vytvoří bílá skvrna.

Takové skvrny nejsou vždy neškodné – varianty WS a WD také způsobují vrozenou senzorineurální hluchotu u koček. Faktem je, že z prekurzorů melanocytů také vznikají určité typy buněk nervového systému. Mutace v gen Souprava, snížení populace těchto prekurzorů, zabrání tomu, aby se staly součástí sluchových orgánů. Pokud tedy máte kočku, která je úplně bílá nebo má nějaké skvrny a má alespoň jedno modré oko, je velmi možné, že neslyší.

želvová barva

Budete potřebovat: gen Pomeranč na chromozomu X a variantě genu WS Souprava.

Opatrně: pokud obarvíte kočičí želvovinu, bude sterilní.

Želvovina je směs oranžové a černé. Pokud má kočka také bílé skvrny, nazývá se kaliko. Ale tyto barvy jsou určeny stejnými geny.

U koček, stejně jako u lidí, mají samice genotyp XX a samci genotyp XY. Gen Pomeranč sedí pouze na X chromozomu, takže ženy mají dva a muži jeden. Jeho dominantní varianta barví srst do červena a recesivní varianta – černá (pokud protein není aktivní Agouti). A zbarvení želvoviny lze získat, pokud jsou na ženských chromozomech umístěny různé varianty Pomeranč.

Na rozdíl od somatických chromozomů se pohlavní chromozomy stejného typu v buňce nevyskytují současně – a jeden z chromozomů X musí být inaktivován, tedy složen. V každé kočičí buňce je v rané fázi vývoje náhodně vypnut jeden z chromozomů X a s ním jedna varianta Pomeranč. Prekurzory melanocytů se pak dělí a migrují na povrch kůže. Získávají se klony buněk, které produkují černý nebo červený pigment – ​​a na těchto místech rostou skvrny černé nebo červené srsti. Co když ke své kočce přidáte variantu genu WS? Souprava, k červeným a černým přibudou i bílé.

S kočkami byste ale měli být opatrní. Normálně by samci neměli mít želvovinovou barvu, protože mají pouze jeden chromozom X – a tedy genovou variantu Pomeranč bude jen jeden. Občas se však z kočky může stát želvovina – a to znamená, že má vážné problémy s chromozomy. Může mít například chromozom X navíc (Klinefelterův syndrom). To znamená, že můžete sbírat dvou- nebo tříbarevnou kočku – ale s největší pravděpodobností bude sterilní.

proužky

Budete potřebovat: gen mourek (Aka Taqpep, zkráceně Ta) na chromozomu A1 a gen Zaškrtnuto (Aka Dkk4, zkráceně Ti) na chromozomu B1.

Skvrny, pruhy a další vzory na srsti kočky se souhrnně nazývají mourovaté. Existují čtyři hlavní typy tabby:

• mourovatá makrela, „žíhaná“ – paralelní svislé pruhy;
• klasické mourovaté, „mramorové“ – široké spirálovité pruhy po stranách, skvrnité břicho, prstencové pruhy na ocase a tlapkách a tři pruhy podél páteře;
• skvrnitý tabby, “leopard” – rovnoměrně rozmístěné malé skvrny po celém těle;
• ticked, neboli habešský tabby – vzor pouze na obličeji, aguti chlupy na zbytku těla.

Abyste mohli vychovat mourovatou kočku, budete muset shromáždit sadu dvou genů: mourek (zodpovědný hlavně za pruhy) a Zaškrtnuto (potlačuje tvorbu pruhů). Úkol komplikuje to, že tyto dva geny se vzájemně ovlivňují. Například možnost Ti A ovlivňuje fungování gen mourek: Nezáleží na tom, jaké jsou možnosti mourek šel ke kočce, pokud byl v lokusu Zaškrtnuto je Ti A – na těle nebudou žádné pruhy, veškerá srst bude hladká nebo aguti.

Geny Ti и Ta začínají působit již v embryogenezi koček, dlouho před objevením se prvních chlupů. Gen Ta (a odpovídající protein Taqpep) jsou zodpovědné za tloušťku pruhů: v závislosti na variantě genu se získají tenké, časté pruhy, jako u tygra, nebo silné, srostlé dohromady, jako v barvě merle. Gen Ti může tyto pruhy rozbít, takže získáte něco mezi tygrem a Habešanem – nebo jim nedovolíte, aby se vytvořily vůbec, jako u čistokrevných Habešanů. Je možné, že se podílí i na vzniku leopardích skvrn, zde se ale názory vědců rozcházejí – a jak leopardí kočku s jistotou získat, zatím není jasné.

Společně geny Ta и Ti způsobit, že buňky horních vrstev kůže vylučují dva typy látek – aktivátory krátkého dosahu a inhibitory dlouhého dosahu. Aktivátor způsobí dělení sousedních buněk a inhibitor zabraňuje dělení buněk umístěným v určité vzdálenosti. Výsledkem jsou skvrny silné a tenké kůže – kde se buňky dělí často nebo zřídka. Toto označení v podobě tmavých skvrn lze pozorovat i v sedmém týdnu vývoje plodu.

Poté se do kůže plazí melanocyty a její horní vrstvy vylučují signální látky, které spouštějí nebo potlačují syntézu pigmentů. Tímto způsobem se tloušťka kůže „převede“ na barvu kočičí srsti. Kožní buňky navíc vylučují hormon endotelin-3, který způsobuje dělení melanocytů. Silná kůže ho produkuje pětkrát více než tenká kůže. Proto tam, kde je hodně endotelinu-3, je také hodně melanocytů s tmavým pigmentem, eumelaninem. Ze stejného důvodu se skvrny a pruhy zvětšují, jak kočka roste, ale jejich počet zůstává nezměněn.

Colorpoint

Budete potřebovat: gen enzymu tyrosinázy Tyr.

Opatrně: kočka se může ukázat jako křivolaká.

U některých koček je pigment distribuován po celém těle nikoli bodově, ale gradientně – čím dále od hrudníku a břicha, tím tmavší. Tato barva se nazývá colorpoint a vyskytuje se u siamských a barmských koček.

Mutace tyrosinázy, enzymu, který se podílí na produkci melaninu, jsou zodpovědné za nerovnoměrnou distribuci pigmentu u colorpoint koček. Mutovaný enzym se stává nestabilním vůči normální tělesné teplotě kočky (38-39,5 stupňů Celsia) – a funguje pouze tam, kde je teplota pod průměrem. Proto, čím chladnější je část těla kočky, tím tmavší srst na ní roste: to znamená, že uši, tlama, tlapky a ocas jsou tmavé a všechno ostatní je světlé. Ale oči colorpointů zůstávají modré: je tu teplo, tyrosináza nefunguje, melanin se nehromadí.

Abyste mohli kočce nasbírat například siamské zbarvení, budete potřebovat variantu s genem S Tyr na obou chromozomech. Pokud se ukáže, že alespoň u jednoho z nich je možnost C, pak bude výsledkem kočka se zbarvením aguti nebo želvoviny – to už ale závisí na dalších genech. Možnost c S je recesivní vůči C, která neobsahuje mutaci a vede k normální syntéze melaninu u koček. Ale zároveň je dominantní ve vztahu k možnosti c (úplný albinismus, tyrosináza nepůsobí při žádné teplotě). Tedy síla genových variant Tyr tvoří řetězec: C (normální barva) > cb (barmská barva) ≥ c S (siamská barva) > c (albín).

Zpočátku si můžete myslet, že se něco pokazilo – koťata colorpoint se rodí úplně bílá. Jde o to, že děloha kočky během březosti je rovnoměrně zahřátá ze všech stran a žádné části těla kotěte nejsou ochlazovány. A teprve po začátku samostatného života koťatům ztmavnou tlapky, uši a ocas. Ze stejného důvodu kočky colorpoint s věkem tmavnou – jejich tělesná teplota se s věkem snižuje.

Bohužel zbarvení není to jediné, co mutace v colorpointech ovlivňují. Jak siamské kočky, tak albíni (mimochodem stejně jako albíni) jsou často zakřížené. Zřejmě nedostatek pigmentu v duhovce v raných fázích tvorby oka ovlivňuje vlákna zrakového nervu a ne vždy rostou směrem k té části mozku, kam by měla přenášet signál. Zde dochází k poškození zraku. Ale absence pigmentu neovlivňuje kognitivní schopnosti.

Zkušený genetický inženýr by se mohl pokusit zkombinovat jednotlivé vzory a vytvořit skutečně designovou kočku – například kočku s čokoládově zbarvenými aguti vlasy uspořádanými do mramorových vzorů. Ale to vyžaduje pečlivou přípravu, protože některé geny ovlivňují fungování jiných mazaným způsobem, stejně jako Pomeranč ovlivňuje aguti a nenechává žádnou šanci vychovat jednobarevného červeného mazlíčka. Navíc genetika mnoha barev (např. leoparda) stále zůstává záhadou – a bude vyžadovat hodně úsilí, aby v tomto příběhu nezůstala žádná prázdná místa.