Павел Михайлович Бородин

Кошки, гены и эволюция

Пролог

Павел Бородин, Любовь Малиновская

* * *

Любите кошку – источник знаний

От кошек мы получаем первые знания о мире. От них мы узнаём первую и главную этическую аксиому: относись к другим так, как ты хочешь, чтобы к тебе относились другие. Папа и мама только умиляются, когда мы их тянем за волосы. Кошка немедленно дает нам сдачи. Она же приходит жалеть нас, когда жестокие папа с мамой нас наказывают. С ней мы делимся нашими детскими горестями и радостями. Про кошек нам рассказывают наши первые сказки и истории. Про кошек нам поют колыбельные.

Но как только мы приходим в школу или, например, в университет, наши учителя напрочь забывают о котах. Генетику нам объясняют на горохе или вообще на дрозофиле. Литература носится с лошадьми и собаками.

Между тем дидактическую силу кота трудно переоценить. Великие просветители прошлых веков это ясно понимали. Эрнст Теодор Амадей Гофман устами кота Мурра изложил свои взгляды на политику и искусство. Чарльз Дарвин на примере кошек объяснял, что такое коррелятивная изменчивость, плейотропные эффекты генов и то, как важна изоляция для видообразования. Ну и, конечно, все знают (хотя мало кто понимает), какую фундаментальную роль сыграл кот Шредингера в обосновании принципов квантовой механики.

С развитием интернета и возникновением соцсетей роль кошек в продвижении чего угодно – идей, товаров, знаний, вздора, себя любимых – достигла космических высот. Если появляется картинка-просто-для-привлечения-внимания, то с вероятностью 99% это будет картинка котика. Мимишность котиков придает им термоядерную меметическую силу. Эту силу начинают использовать самые прозорливые популяризаторы науки1,[1].

Но надо без ложной скромности сказать, что первым, кто в полной мере осознал и использовал дидактическую силу котиков для объяснения основ генетики, клеточной и эволюционной биологии, был один из нас. Около полувека назад Павел Бородин опубликовал эпохальную статью под названием “Кошки, гены и география”2. С тех пор каждые 10 лет он публиковал продолжения этой статьи под названиями, в которых обязательно фигурировали кошки и гены3–5. Его одноименная книжка6удостоилась диплома “За эффектное применение кошек для популяризации науки”.

Если вы хотите узнать, чем их кормить, как их разводить или как понимать выражение их лиц – здесь вы этого не найдете. Про это есть много хороших книг. Эта книга о современной генетике – классической и молекулярной, популяционной и эволюционной, моногенной и полигенной, и все это на примере кошек.

Для кого эта книга? Для людей, которые любят кошек и хотят побольше о них узнать. Для старшеклассников, которые сейчас учат биологию не для ЕГЭ, а потому что им интересно, и для студентов, которые еще помнят, чему их учили в школе. Для учителей, которые понимают, что учить генетике и эволюции лучше всего на объектах, эмоционально близких учащимся.

Мы догадываемся, что нашим читателям, которые любят кошек, но давно забыли школьную генетику, будет трудно продираться сквозь эти наши интроны, экзоны и энхансеры, но вы все же попробуйте, там много чего интересного и важного.

С другой стороны, тем из наших читателей, кто хорошо знает основы современной молекулярной генетики, будет скучно читать про трансляцию и транскрипцию. А вы про них и не читайте. Гены у кошек устроены и работают точно так же, как у всех остальных эукариот. Читайте о том, как эти гены создают феерическое разнообразие окрасов, как носители этих окрасов завоевывают Землю и наши сердца.

Эту книгу мы написали вдвоем. Вернее, параллельно. Каждый писал свою главу. Любовь Малиновская написала главы 1, 3, 4, 5, 14, а Павел Бородин – все остальные главы. Хотя, конечно, мы вместе обсуждали, что и как писать. И, надо вам сказать, писали мы с большим удовольствием. Но еще бóльшим удовольствием был сбор материала для этой книги. Мы узнали так много нового не только о генетике и эволюции кошек, но и о генетике и эволюции вообще!

Мы столкнулись с интересной лингвистической проблемой. Мы обнаружили, что в русском языке не существует гендерно-нейтрального названия кошки. Существует осторожно-уважительное “котэ”, но с ним сложно различать единственное и множественное числа. Мы хотели было последовать примеру Ричарда Докинза, который в четных главах в одной из своих книг обращался к читателю в женском роде, а в нечетных – в мужском. Но у нас из этого ничего не вышло. Поэтому у нас кошки и коты в обобщенном видовом смысле возникали по настроению. Если вас это будет смущать поначалу, не волнуйтесь, вы быстро привыкнете. В своем писательстве мы старались опираться только на доказательную фелинологию[2]. То есть только на те факты, которые опубликованы в серьезных научных книгах и рецензируемых научных журналах. На все источники мы давали ссылки, так что наш читатель всегда может найти первоисточник и в нем почерпнуть детали. Если на одну и ту же проблему мы обнаруживали несколько точек зрения, мы честно о них говорили, не скрывая, однако, своего к ним отношения.

Иногда нас уносило далеко в сторону от кошек, а порой мы совсем уж закапывались в детали. Но мы всегда знали: наш редактор Андрей Панов приведет все в порядок. Так оно и вышло.

Нам очень помогли наши коллеги, которые читали отдельные главы и всю книгу: Нариман Баттулин, Эвелина Кабирова, Кирилл Устьянцев, Вениамин Фишман, Любовь Кузнецова, Полина Сабурова, Татьяна Хамраева, Татьяна Аксенович, Наталья Аульченко, Эрика Бородина, Дарья Рубцова, Федор Абрашитов, Мария Побединцева, Сергей Холин. Отдельное спасибо нашим котам, украсившим нашу жизнь и обложку этой книги: высокородным сибирским Буцефалу (на передней обложке) и Эдане (справа на задней) Любови Малиновской и беспородному Коту (слева на задней) Павла Бородина[3].

Особая благодарность Александре Элбакян и безымянным модераторам библиотеки “Генезис” сами знаете за что. И конечно, спасибо Алёне Якименко из издательства Corpus. Это она убедила нас, что мы справимся, ждала столько, сколько нужно было, и мягко подсказывала, как сделать книгу лучше, но при этом не давала нам ее испортить. Без нее у нас ничего бы не вышло.

Глава 1

Сиамский кот Ф. Д. Ч. Уиллард и долгий путь от гена до признака

Пролог

Чистокровный сиамский кот Ф. Д. Ч. Уиллард внес фундаментальный вклад в развитие низкотемпературной физики7, 8. Он стал соавтором своего хозяина профессора

Дело было так. В 1975 году профессор написал статью, следуя принятому уже тогда стилю, в первом лице и в активном залоге. Не “было показано”, а “мы показали”. Этот стиль широко распространен в англоязычной научной литературе, но с трудом пробивается в русскоязычную. Проблема нашего профессора была в том, что он писал “мы показали”, будучи единственным автором этой статьи. Редакция журнала попросила заменить “мы” на “я”.

Это требование породило две другие проблемы. Во-первых, “я показал” звучит несколько нахально даже по-английски. Во-вторых, эта замена требовала перепечатки статьи. Современному читателю это не кажется проблемой. “Мы” заменяется на “я” по всему тексту в пару кликов мышью. В английском тексте. В русском пришлось бы еще менять рода глаголов. Но в 1975 году статьи печатали не на принтерах, а на печатных машинках. В рамках той технологии замену можно было сделать двумя способами. Либо полностью перепечатать статью. Либо найти все “мы”, замазать их белой краской, вставить каждую страницу в печатную машинку, вывести замазанные места рычагом каретки и клавишей пробела под удар рычага, увенчанного буквой “я”, и нанести этот удар. Первый способ требует много времени и сил, которых жалко. Второй – чуть меньше времени, но уйму терпения и аккуратности.

Проф. Хетерингтон нашел альтернативное решение. Он впечатал имя своего кота в титульную страницу статьи, и проблема “мы” была решена. Так сиамский кот Ф. Д. Ч. Уиллард(Felis Domesticus Chester Willard)стал корифеем низкотемпературной физики.

Еще одна сиамская кошка Ася (полное имя – Аспид) была увековечена на памятнике профессору Юрию Кнорозову, выдающемуся лингвисту, расшифровавшему письмена майя. И не зря. Говорят, что, наблюдая за ее поведением, он создал для себя общую теорию коммуникаций, которую затем развивал в своих работах. Юрий Кнорозов пытался включить ее в соавторы своих публикаций, но, будучи человеком прямым и резким, он даже не пытался ее замаскировать под К. Д. Аспид. Естественно, бдительные советские редакторы не допустили кошку в высокую науку9.

Как раскрашивается кот

Тело у сиамских котов белое, а уши, хвост, лапы и то, что вокруг носа, – темные. Такое ощущение, что краски хватило только на самые выдающиеся части тела, а все остальное осталось неокрашенным. Ощущение, близкое к истине. Но давайте разберемся, как раскрасить кота.

У кошек, как у всех остальных млекопитающих, включая и нас с вами, краской служит пигментмеланин. Он синтезируется в пигментных клетках(меланоцитах)в специальных клеточных структурах(меланосомах)и там же накапливается. После того, как меланосома заполняется меланином, она транспортируется в волос.

У млекопитающих есть две формы меланина. Эумеланин отвечает за окраски от коричневой до черной, а феомеланин – от желтой до красной. Меланин окрашивает шерсть, радужку глаз, родинки и обеспечивает нам и лысым котам интересный загар при облучении ультрафиолетом. Меланин синтезируется из аминокислоты тирозина, которую мы и наши коты получаем с пищей. Особенно много его в говядине, курятине, индюшатине, а также в авокадо и миндале, но наши коты любят первые три блюда вовсе не из-за тирозина.

Если на выставке вы подойдете к заводчику и спросите, какого окраса кошечка в палатке, в ответ вы, скорее всего, услышите что-то вроде: “черная тикированная”, “голубая макрель”, “шоколадная солидная” и так далее. Первое слово в описании окраса указывает на основной цвет, а второе обозначает рисунок полос на теле или его отсутствие (про рисунок мы поговорим в главе 3). Если у кошки есть белые пятна, то в зависимости от их размера к названию окраса добавляется “с белым” (то есть белые пятна небольшие, например, белые носочки и белая манишка), “биколор” (если белые пятна покрывают примерно 50% площади тела кошки) или “ван” (если кошка полностью белая, за исключением ушей и хвоста).

На первый взгляд описание кошачьего окраса выглядит запутанно и сложно, но не беспокойтесь: после первых трех глав этой книги эти термины перестанут быть для вас тайной. И в следующий раз вы сможете с легкостью заметить: “Какой насыщенный прокрас у этого мрамора!” или поинтересоваться: “У котенка пальцы выбеленные или высветленные?” А теперь давайте вернемся к сиамским котам.

Все дело в тирозиназе

Ключевую роль в производстве меланина из тирозина играет белок – ферменттирозиназа. Ферменты, как вы помните из школьных курсов, – это биологические катализаторы. Они ускоряют реакции, например, превращение тирозина в меланин. Замечали, как срез яблока темнеет на воздухе? Это сработала тирозиназа.

У нормальных котов тирозиназа работает нормально и все их меланоциты производят нужное количество меланина. У сиамских котов тирозиназа не нормальная, а капризная. Она, видите ли, согласна работать нормально только при комфортной для нее пониженной температуре. При нормальной температуре кошачьего тела она работает плохо, вяло или не работает вовсе.

Корпус сиамских котов хорошо прогревается, поэтому он окрашивается в снежно-белый цвет, а уши, хвост, лапы и то, что вокруг носа, – темные (вкл., илл. 11). Именно в этих частях тела температура слегка снижена. Сиамские котята рождаются настолько белыми, что аж розовыми, и приобретают типичную сиамскую расцветку по мере взросления. Теоретически процессом окрашивания можно управлять.

Все учебники говорят, что в 1930-е годы на кроликах гималайской породы, которые окрашены точно так же, как сиамские коты, проводили эксперименты по их раскрашиванию[4]. Вы уже догадались как? Да, все верно, им на холку ставили ледяные компрессы, и там вырастала черная шерсть. Сейчас такой эксперимент не должна разрешить ни одна комиссия по биоэтике. И мы вам категорически не рекомендуем проводить такие дурацкие эксперименты на ваших котах. Как пишут в руководствах, “не пытайтесь повторить это дома”!

Почему же тирозиназа сиамских котов такая капризная? Она состоит из 539 аминокислот[5]. И вы не поверите, но главная проблема или, если хотите, главная прелесть сиамского кота происходит оттого, что в активном центре его тирозиназы, который, собственно, и отвечает за ее каталитическую функцию, одна из аминокислот заменена. Должен быть глицин, а там сидит аргинин10. Одна замена и такой эффект! Да, но этот измененный фермент находится в миллиардах меланосом сотен миллионов меланоцитов.

Почему же такой важный белок построен с ошибкой? Все дело в том, что наши белки строятся по “чертежам” – матричным рибонуклеиновым кислотам (мРНК). Если сломаны все копии тирозиназы, то проблема явно кроется в ее чертеже. Разберемся же, как эти чертежи устроены и откуда в них могут возникать ошибки.

РНК для тирозиназы

РНК – это одновременно и скучная, и фантастически сложная и интересная молекула. Скучная она потому, что состоит всего из четырехнуклеотидов: а́денина (А),гуанина (Г),цитозина (Ц) и у́рацила (У).

Рибосома состоит из двух субъединиц, построенных из РНК и белков. Эти субъединицы формируют кольцо, через которое продергивается мРНК. Мимо рибосомы проплывают другие молекулы РНК, которые называются транспортными (тРНК), и не зря: они транспортируют отдельные аминокислоты – каждая свою – к рибосоме.

Устроены тРНК довольно забавно – в форме трехлепесткового клеверного листа. К черешку листа прикрепляется аминокислота. Сам черешок образуется из-за склеивания начала и конца молекулы тРНК. Почему они склеиваются? Потому что аденин обладает химическим сродством к урацилу, а гуанин – к цитозину. Как только эти пары оказываются рядом, они непременно слипаются довольно слабыми и не очень стабильными водородными связями. Такие пары называюткомплементарными. То есть если в начале молекулы находится последовательность АУГУЦАЦГ, а в конце УАЦАГУГЦ, то они обязательно соединятся друг с другом и образуют черешок. Такие же, но более короткие комплементарные последовательности образуют основания лепестков транспортных РНК.

Но самый важный элемент тРНК – это вершина центрального лепестка. На нем выставлены наружу и ни с чем не связаны три нуклеотида. Назовем ихантикодоном. Ими-то и прицепляется тРНК ккодону– трем торчащим комплементарным нуклеотидам вставленной в рибосому матричной РНК: А к У, Г к Ц. Когда антикодоны двух тРНК присоединяются к следующим друг за другом кодонам мРНК, то две аминокислоты, прицепленные к черешкам этих тРНК, оказываются рядом друг с другом. Как только это происходит, аминокислота с первой тРНК (по ходу движения мРНК через рибосому) приклеивается к аминокислоте на второй, отваливаясь от своей тРНК. Затем мРНК продвигается на один кодон, и первая тРНК, в свою очередь, отваливается от рибосомы, освободив место для следующей транспортной РНК. Так одна за другой к мРНК приходят тРНК, и цепь из аминокислот растет (полимеризуется).

Нуклеотидная последовательность мРНК преобразуется, переводится (транслируется!) в последовательность из аминокислот (всего существует 20 канонических, то есть используемых при построении подавляющего большинства белков, аминокислот, хотя сейчас только природных аминокислот известно несколько сотен, а синтетических и того больше). Процесс перевода генетической информации с языка РНК на язык белков называетсятрансляцией.

Вся прелесть трансляции в том, что есть очень строгое соответствие между тройкой нуклеотидов на лепестке транспортной РНК (антикодоном) и аминокислотой, которую эта молекула носит на себе. Например, УУУ несет лизин, а ЦЦЦ несет глицин. Это соответствие однозначное и не допускает двусмысленных толкований. УУУ несет только лизин, один лизин и ничего кроме лизина. Но фокус в том, что лизин несет еще и ЦУУ, а глицин кроме ЦЦЦ могут приносить еще АЦЦ, УЦЦ и ГЦЦ. То есть одни и те же аминокислоты могут кодироваться разными тройками нуклеотидов.

Существует несколько десятков опубликованных гипотез о том, как возник код и почему он именно такой. Еще есть несколько сотен неопубликованных гипотез на этот счет. Так что, если у вас уже была своя гипотеза или она родилась по прочтении этой главы, пожалуйста, делайте с ней что хотите, только нам не посылайте. Потому что у нас есть своя гипотеза, которая нам очень дорога. А в чем она, мы вам не скажем и будем надеяться на взаимность.

Вернемся к нашему коту. Итак, он имеет сиамскую окраску, потому что у него в меланоцитах содержится дефектная тирозиназа, которая нормально катализирует синтез меланина только при пониженной температуре. Дефектная она потому, что у нее в активном центре вместо глицина находится аргинин. А почему он там находится?

Потому что его туда всегда в процессе трансляции ставят аргининовые транспортные РНК, присоединившись аргининовым антикодоном АГГ к аргининовому кодону УЦЦ тирозиназной матричной РНК.

То есть все дело в том, что где-то в молекуле тирозиназной матричной РНК у сиамского кота изменен кодон. Он должен был быть глициновым, а оказался аргининовым. Мы даже знаем где. В 422-й позиции от начала молекулы стоит урацил, а должен был быть цитозин. Как он там оказался?

ДНК для РНК тирозиназы

Из школьного курса мы помним, что РНК считывается с ДНК. Ох уж эти метафоры!!! Считывается!!! Когда мы слышим эту фразу на экзамене, мы ласково спрашиваем: “Как это – считывается?” И гораздо чаще, чем нам хотелось бы, слышим в ответ: “Ну как, РНК подходит к ДНК и считывается!” Забудьте это слово. Вообще аккуратнее с метафорами. Школьники и студенты склонны воспринимать их буквально.

Рис. 1–1.Транскрипция (синтез матричной РНК) и трансляция (синтез белка).

Конечно же, ничего там не считывается. Предшественник матричной РНК (пре-мРНК) синтезируется на двухцепочечной ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоте) на основе того же принципа комплементарности, о котором мы уже говорили, только вместо у́рацила (У) в ДНК содержитсятимин (Т): Т к А, А к Т, Г к Ц и Ц к Г.

Свободные нуклеотиды присоединяются к своим партнерам на ДНК с помощью специального фермента – РНК-полимеразы, – который также выполняет и их полимеризацию – продольную сшивку. Процесс перевода генетической информации с языка ДНК на язык РНК называетсятранскрипцией. Чтобы вы не запутались в транскрипциях-трансляциях, мы нарисовали общий рисунок 1–1, где показаны эти два процесса вместе.

Интерлюдия о геноме

Велик и знаменателен оказался для котов год по Рождеству Христову 2007-й, от начала же геномной революции седьмой. Был он обилен открытиями, главное же из которых – расшифровка кошачьего генома11. И стала в тот год кошка седьмым по счету видом млекопитающих, после человека, шимпанзе, мыши, крысы, собаки и коровы, который смог похвастаться “прочитанным”, илисеквенированным,геномом.

Геном организма – это совокупность его ДНК, его генетический багаж. Этот багаж уложен в отдельные чемоданы – хромосомы, которые представляют собой сложные комплексы из ДНК и упаковочных белков. Хромосомы отличаются друг от друга по размерам и расположению плотно и рыхло упакованных районов. Активные гены, как правило, находятся в рыхло упакованных районах. Это облегчает доступ к ним определенных ферментов, о которых мы поговорим позже.

Донором ДНК для полной расшифровки генома стала четырехлетняя абиссинская кошка по кличке Корица (англ.Cinnamon). Корица вместе с несколькими другими кошками жила в колледже ветеринарной медицины при Университете Миссури. Она была застенчивой и робкой и предпочитала тихо сидеть в сторонке, пока другие кошки веселились и играли. Судьба выдала ей редкий шанс, и теперь имя Корица навсегда вписано в историю изучения генома домашней кошки.

Что значит прочтение или секвенирование генома? Это определение последовательности нуклеотидов в ДНК всех хромосом. Еще 20 лет назад секвенирование генома было сложным, долгим и финансово довольно затратным мероприятием,

После прочтения генома (секвенирования) Корицы выяснилось, что у кошек есть 19 587 генов, кодирующих белки. А также 9438 некодирующих[7] генов, которые отвечают за производство “некодирующих” (нкРНК). С некоторыми типами нкРНК вы уже знакомы. Это рибосомные РНК, которые входят в состав рибосом, и транспортные РНК, которые доставляют аминокислоты для синтеза белка.

Особую роль в тонкой (громче/тише) “настройке” активности генов играют сайленсеры (от англ.silence– “молчание”) и энхансеры (от англ.enhance– “усиливать”). Как следует из названий, сайленсеры подавляют синтез белков, а энхансеры – его усиливают. Эти короткие (50–1500 пар нуклеотидов (п. н.)[8]) последовательности могут располагаться как рядом, так и очень далеко от гена, работу которого они регулируют. Прелесть их в том, что они тканеспецифичные, т. е. каждый такой элемент работает только в определенном месте организма и в определенный момент времени.

Благодаря всем этим регуляторам клетки в разных органах и тканях, имея один и тот же геном, выглядят по-разному и выполняют разную работу. Пигментная клетка кожи вырабатывает пигмент, нервная клетка передает импульсы, а мышечная клетка сокращается. Регуляторные РНК, сайленсеры и энхансеры как раз для того и нужны, чтобы в разных тканях выключать и включать определенные гены.

Кроме генов, кодирующих белки и нкРНК; энхансеров; сайленсеров и прочих полезных вещей, в геноме кошки, человека и других позвоночных находится огромная куча генетического “мусора”, среди которого можно найти кладбище погибших кораблей.

Под “кладбищем” имеются в виду псевдогены – нефункциональные генные останки, “сломанные” мутациями. Их у кошки насчитывается 494 штуки. Чаще всего – это копии нормальных белок-кодирующих генов. Вредные мутации их “сломали” и РНК с белком с них больше не синтезируются. В псевдогенах со временем накапливается все больше и больше мутаций, так что их сходство с работающими двойниками постепенно теряется. Псевдогены могут выглядеть как нормальные гены, но их выдает отсутствие функциональных промоторов – стартовых площадок транскрипции.

К этой же потенциально “мусорной” группе относятся следы деятельности геномных паразитов –ретровирусов. Это особая группа вирусов, которая научилась встраиваться в геном хозяина, притворяясь частью хозяйской ДНК. Сами ретровирусы и их обломки составляют примерно треть кошачьего генома. Это много, но все же меньше, чем у человека, у которого они занимают до половины всего генома. О них мы поговорим подробнее в главе 2.

Интерлюдия об интронах и экзонах

Если у кошек есть 19 587 генов, кодирующих белки, то значит ли это, что в клетках кошек есть 19 587 разных белков? Нет! Белков у кошек (и всех остальных организмов) гораздо больше, чем белок-кодирующих генов. Откуда они берутся? Из кройки и шитья РНК белок-кодирующих генов. В начале каждого гена расположен промóтор – специальный участок – “вертолетная площадка”, на которую садится фермент РНК-полимераза и начинает синтезировать РНК. В конце каждого гена расположен терминатор – последовательность нуклеотидов, которая сигнализирует РНК-полимеразе, что синтез РНК пора заканчивать.

Что находится между промотором и терминатором? Там находится самое интересное: чередующиеся участки двух типов: экзоны и интроны. В экзонах закодирована по частям аминокислотная последовательность белка. Интроны, как правило, ничего не кодируют. В процессе созревания из РНК вырезаются все интроны, а экзоны сшиваются вместе, и получившаяся молекула становится мРНК, которая потом идет в рибосомы и используется там для трансляции.

Получается, что структура белка зашифрована не во всем гене, а только в его экзонах. Зачем тогда вообще нужны интроны? Для того, чтобы на основе одной и той же последовательности ДНК сделать несколько разных последовательностей РНК, а на их основе – несколько разных белков.

Любой ген начинается и заканчивается экзоном, то есть сначала идет экзон 1, потом – интрон 1, экзон 2, интрон 2 и так далее до последнего экзона, который оканчивается терминатором. Число экзонов в одном гене может сильно варьировать – от 1 до 365[9]. У гена тирозиназы, который нас сейчас интересует, всего 6 экзонов.

Оказалось, что не все экзоны могут попасть в зрелую мРНК. Некоторые экзоны могут быть пропущены, а некоторые интроны, наоборот, оставлены в мРНК. Например, в гене порядок экзонов такой: 1–2–3–4, а в мРНК, которая синтезируется с этого гена, экзоны расположены вот так: 2–3–4 или 1–2–4. В результате один и тот же ген может кодировать несколько разных белков! Это явление называется альтернативным сплайсингом. Отсюда и возникает поразительное белковое разнообразие при не очень поразительном разнообразии генов.

Для того чтобы специальные белки-закройщики отрезали интроны от экзонов, им нужны метки на РНК, показывающие, где кончается экзон и начинается интрон, и наоборот. Почти все (99%) интроны начинаются с нуклеотидов ГУ (помним, что в РНК тимин заменяется на урацил) и заканчиваются АГ12. Эти две пары распознаются белками-закройщиками как начало и конец интрона, который нужно вырезать.

Мутации в гене тирозиназы

Вернемся к нашим котам. У сиамского кота в 940-й позиции от начала гена тирозиназы во втором экзоне находится аденин, а у несиамского кота – гуанин. Как и почему произошла эта замена?

Она произошла потому, что нет в жизни совершенства. ДНК копирует сама себя при каждом клеточном делении. Самокопирование ДНК происходит по тому же принципу комплементарности, как и синтез РНК: А к Т, Г к Ц. Перед началом клеточного деления двойная спираль ДНК освобождается от облепивших ее белков и расплетается, выставляя наружу свои неспаренные нуклеотиды. К ним-то и присоединяются свободные партнеры, а продольные сшивки между ними обеспечивает фермент ДНК-полимераза.

Процесс самокопирования(репликации)ДНК фантастически точен. Но не абсолютно. Время от времени случаются ошибки – мутации. Очень редко, 2,3 на 1 000 000 000 нуклеотидов в год13. Стоит мутации возникнуть, и она будет передаваться всем дочерним клеткам в каждом следующем цикле клеточного деления.

Мутация нашего сиамского кота возникла не у него, а когда-то очень давно в одной-единственной половой клетке у далекого предка всех сиамских котов, живущих сейчас на Земле.

Почему же замена всего одного нуклеотида, которая привела к замене одной аминокислоты, вызвала такие заметные изменения в окраске? В каждом белке есть вариабельные и консервативные районы. В вариабельных районах белка замена одной аминокислоты на другую не приводит к выраженным негативным последствиям. Если последствий от мутаций совсем нет, то такие мутации называютнейтральными. Другие части белка консервативны, но не потому, что мутации там редко возникают, а потому, что многие возникающие в таких местах мутации ведут к сильному нарушению работоспособности белка. Такие мутации считаютсявредными. Иногда (гораздо реже, чем вредные и нейтральные) в этих местах возникаютполезные[10] мутации, которые, например, повышают стабильность или активность белка.

Чем обусловлена такая разница в неприкосновенности различных частей белка? Консервативные районы белка – это те

Аминокислоты отличаются друг от друга по нескольким параметрам. Их классифицируют по наличию и отсутствию заряда, сродству к воде (гидрофобные и гидрофильные), размеру и по многим другим параметрам. Замена одной аминокислоты на другую, но близкую по физико-химическим свойствам не приводит к таким значимым фенотипическим проявлениям, как замена на совершенно отличную аминокислоту. Глицин не имеет заряда, а аргинин положительно заряжен. Сиамские коты являются наглядным доказательством того, к чему может привести изменение заряда аминокислоты.

Мутации происходят на уровне ДНК, а мы обсуждаем здесь эффекты на уровне белка. Если мы приглядимся к ДНК, то мы заметим, что абсолютное большинство мутаций на самом деле обязаны быть нейтральными. Почти все замены в межгенных областях генома и в интронах – нейтральны по определению, поскольку эти последовательности не участвуют в синтезе белков.

Почему почти? Потому что мутации в регуляторных районах генома (о них мы поговорим чуть позже) и на границах интронов, где располагаются точки разрезания и сшивки мРНК, могут вызвать гораздо более серьезные изменения в работе генов, чем замены в экзонах.

К нейтральным, безусловно, относятся так называемыесинонимическиемутации – одиночные замены нуклеотидов, которые не меняют смысл кодонов. Например, у кодона для лейцина УУА есть еще пять синонимов: УУГ, ЦУУ, ЦУЦ, ЦУА, ЦУГ. В этих пределах они могут мутировать как угодно. Последовательности ДНК и РНК меняются, а последовательность аминокислот в белке остается неизменной.

Сиамская мутация привела к изменению смысла кодона. Такие мутации называютсянесинонимическими. Они происходят чаще синонимических, потому что возникают в результате большинства замен в первой и второй позициях кодонов. Синонимические же, как правило, затрагивают третью позицию.

Аллели, гомозиготы, гетерозиготы и другие страшные слова

Кошки, как и почти все многоклеточные существа, размножаются половым путем. Все хромосомы и все гены у них содержатся в двойном наборе: один от мамы и один от папы[11]. Сиамским котам от обоих родителей достались одинаковые мутантные варианты(аллели)гена тирозиназы (рис. 1–2). Организмы, у которых оба аллеля какого-либо гена одинаковые, называютгомозиготными (или, проще, гомозиготами),а те, у кого аллели разные, –гетерозиготными (гетерозиготами).

Поскольку генетики узнали, что этот ген контролирует наличие/отсутствие окраски, раньше, чем определили кодируемый им фермент, его по традиции назвалиColor(“цвет” по-английски). Сиамский аллель обозначаютcs(s– от англ.siamese), а нормальный аллель – символомС.

Чтобы кот получил сиамский окрас, он должен быть гомозиготойcs/cs. Кошки-гетерозиготыС/cs,которые унаследовали один нормальный(С)аллель и один мутантный (cs), имеют какой угодно, но не сиамский окрас. Явление, когда один аллель гена не дает проявиться другому аллелю, называетсядоминированием. АллельСдоминирует над аллелемcs,который являетсярецессивным. Для проявления рецессивного аллеля в фенотипе необходимо, чтобы в геноме не было доминантного аллеля, как у сиамских котов – гомозиготcs/cs.

В данном случае молекулярная природа доминантности/рецессивности проста и очевидна. В каждой пигментной клетке гетерозиготного кота работают оба аллеля. Оба синтезируют примерно одинаковое число молекул мРНК, которые отличаются друг от друга только заменой одного нуклеотида. Оба варианта мРНК попадают на рибосомы и транслируются в примерно одинаковое число молекул тирозиназы, которые отличаются друг от друга только заменой одной аминокислоты. Мутантные молекулы тирозиназы работают только при сниженной температуре, но это никак не сказывается на окраске, потому что одновременно в клетке есть нормальные молекулы тирозиназы, которые работают нормально при любой температуре и их достаточно, чтобы обеспечить волос нормальным количеством меланина. Сиамская окраска возникает, когда в пигментных клетках вообще нет нормальных молекул тирозиназы, а все, что есть, дефектные.

Рис. 1–2.Наследование сиамской окраски у кошек и тонкости терминологии.

Бурманские, тонкинские и вовсе альбиносы

В генеСобнаружено еще несколько мутаций. Одна из них – рецессивная мутацияcb– приводит к появлению новой окраски – бурманской (англ.Burmese)[12]. Бурманские коты полностью окрашены, но в теплых частях тела они окрашены чуть бледнее, чем в холодных (вкл., илл. 2).

Мутацияcb– это замена нуклеотида в первом экзоне гена тирозиназы в 227-м положении, что приводит к замене маленькой неполярной аминокислоты глицина на большую, но тоже неполярную аминокислоту триптофан. Эта замена тоже меняет температурный оптимум тирозиназы, но не так сильно, какcs.

Любопытная окраска наблюдается у гетерозиготных котовcb/cs. Ее называюттонкинской. Выглядит она как нечто среднее между сиамской и бурманской. Такое взаимодействие аллелей генетики называютпромежуточным,илинеполным, доминированием. При нормальной температуре тела белокcsсовсем не работает, аcbработает, но одной дозы белка не хватает, чтобы вытянуть бурманскую окраску.

И сиамская, и бурманская тирозиназы худо-бедно, но работают. А вот у котов-альбиносов тирозиназа не работает вовсе.

Известны две мутации, которые приводят к полному альбинизму. Одна из них(с)обусловлена тем, что во втором экзоне в 975-й позиции гена тирозиназы пропал цитозин. Казалось бы, утрата одного нуклеотида из нескольких тысяч не должна вести к тяжелым последствиям. Ан нет. Утрата(делеция)пар нуклеотидов в числе, не кратном трем, вызывает сдвиг рамки трансляции. У неальбиносов последовательность РНК вокруг места делеции такая: …ЦЦЦУЦЦ УУА АУЦ… Она транслируется в такую последовательность аминокислот: …Пролин – Серин – Лейцин – Изолейцин… У альбиносов же последовательность РНК без одного Ц стала такой: …ЦЦУ ЦЦУ УAA УЦ… Когда такая последовательность транслируется на рибосоме, то все идет нормально до мутантного кодона, но после него рибосома сначала вставляет неправильную аминокислоту – пролин вместо серина, а потом вообще прекращает трансляцию, потому что натыкается на стоп-кодон УАА (стоп-кодоны отмечают конец синтеза белка и в норме располагаются в последнем экзоне гена). В результате получается короткий нефункциональный мутантный белок тирозиназы.

Делецию цитозина в 975-й позиции открыли, анализируя одно американское кошачье семейство, в котором часто рождались котята-альбиносы. Когда же спустя 10 лет другие исследователи взяли кота-альбиноса в одном из французских приютов, то оказалось, что у него совсем другая рецессивная мутация,c2. В 1204-й позиции генатирозиназыцитозин был заменен на тимин, что привело к

Пород кошек с сиамским окрасом больше, чем нормальный человек может запомнить. Помимо сиамской, о которой вы уже знаете, есть еще невская маскарадная, бирманская (не путать с бурманскойcb/cb!), гималайская, рэгдолл, меконгский бобтейл и еще несколько. Пород альбиносов нет ни одной. К альбиносам котоводы относятся по большей части подозрительно, поэтому их разведение не поощряется. Отчего так, вы узнаете чуть позже в этой главе.

Мутации в интронах

Сиамская и альбиносная мутации произошли в экзоне 2 гена тирозиназы, бурманская мутация – в экзоне 1. Но что будет, если мутация произойдет на стыке интрона и экзона и затронет одну из двух пар нуклеотидов: ГУ или АГ, которые отмечают края интронов?

На этот вопрос могут ответить кошки окраски мокко, которую впервые заметили в Бангкоке. Мокко гораздо светлее, чем стандартная бурманская окраска.

Причиной появления мокко стала дупликация кусочка гена тирозиназы. Удвоилась половина экзона 2 и прилегающий к нему участок интрона 2. Мы не знаем почему, но белки-закройщики не распознают АГ в конце интрона 1, а идут дальше до следующего АГ, который располагается в кусочке интрона 2 перед удвоенной частью, и ювелирно отрезают все, что находится между ними, а это интрон 1 и нормальный экзон 2! Мы также не знаем, почему белкам-закройщикам понравилась именно эта пара АГ, а не какая-то другая. Получившаяся мутантная мРНК состоит из экзона 1, далее следует удвоенный кусочек интрона 2 и половинка экзона 2, а затем все остальные экзоны в полном порядке: 3, 4, 5 и 6.

Описанную мутацию назвалиcm. Этот аллель рецессивен по отношению к нормальному аллелюСи доминантен по отношению ксис2. Какой же будет окрас у гетерозиготcs/cmиcb/cm? Кошкиcs/cmбудут темнее, чем сиамскиеcs/cs,но светлее, чем моккоcm/cm,а кошкиcb/cmбудут светлее, чем бурманскиеcb/cb,но темнее, чем моккоcm/cm. Взаимодействие всех аллелей гена тирозиназы можно представить следующим образом:С>cs=cb=cm>с, с2,где знак “>” указывает на направление доминирования, а знак “=” – на промежуточное доминирование.

Плейотропия и сиамское косоглазие – 1

Открытие интронов и процесса созревания РНК опровергло одну из догм биологии: один ген – один белок. Теперь вы знаете, что благодаря перетасовкам экзонов один ген может кодировать несколько белков. Была еще одна догма: один ген – один признак. Сейчас мы и ее опровергнем.

Продукты одного и того же гена могут участвовать в разных биологических процессах, и, соответственно, мутации в этом гене приводят к изменениям не одного, а сразу нескольких признаков[13]. Это явление называетсяплейотропией,от греческогоpleion– “много”,tropos– “направленность”.

Все кошки сиамского окрасаcs/csдают сразу несколько примеров плейотропии. Мало того, что они сиамского окраса, так они еще имеют глаза разного оттенка голубизны. Другие цвета им недоступны. Почему? Тирозиназа у сиамских кошек плохо работает не только в пигментных клетках кожи, но и в пигментных клетках глаза. У кошек-альбиносовс/с(илис2/с2) меланин не вырабатывается вообще, поэтому оттенок радужки у них еще светлее, чем у сиамских.

Действие сиамской мутации не ограничивается изменениями в цвете шкурки и цвете глаз. Косоглазие – еще одно (плейотропное!) проявление этой мутации. Но прежде чем перейти к косоглазию, давайте вспомним, как устроен глаз.

Интерлюдия о том, как устроен глаз кошки и почему он так устроен

Глаз млекопитающих часто приводят как пример чуда эволюции – так в нем все замечательно устроено. В нем есть и автоматическая апертурная диафрагма (зрачок), и линза с автофокусом (хрусталик), и HDR-фотосенсор (сетчатка с палочками и колбочками), и высокоскоростная система передачи сигнала (нейроны), и, наконец, сверхмощный анализатор изображений (зрительная зона коры головного мозга).

Внутренняя оболочка глаза состоит из нескольких слоев клеток. Сначала свет проходит через слой нервных клеток, сразу за которыми расположены светочувствительные клетки – палочки и колбочки, после которых идет слой пигментных клеток. Светочувствительные клетки реагируют на свет и передают сигнал нервным клеткам. Каждая нервная клетка глаза “видит” только кусочек поля зрения. Нервные клетки имеют длинные отростки, с помощью которых они соединяются не только со светочувствительными клетками, но и друг с другом и передают информацию в головной мозг. Конечный анализ информации, сложение картинок от разных нервных клеток сетчатки глаза и наложение картинок от обоих глаз происходит в зрительной коре больших полушарий. Полушарий у нас два, поэтому и зрительных кор тоже две.

Домашние кошки за счет светоотражательной системы глаза (тапетум) обладают повышенной светочувствительностью, а вертикальный зрачок обеспечивает им высокую точность фокусировки. При этом кошки проигрывают человеку в дальности зрения, страдая дихроматическим дальтонизмом (не видят никаких оттенков красного, оранжевого и желтого) и одновременно дальнозоркостью и близорукостью.

Светочувствительность обеспечивается белками опсинами, которые ведут свое происхождение от так называемых G-белков. Их родственники есть даже у грибов, у которых они отвечают за восприятие химических сигналов. У млекопитающих есть два типа опсинов: опсины палочек и опсины колбочек. Общее в них то, что они способны возбуждаться и генерировать сигнал в ответ на попадание света. Опсины палочек отвечают за обнаружение света в условиях низкой освещенности, а опсины колбочек обеспечивают цветовое зрение при ярком свете. Эти два типа опсинов возникли за счет удвоения (дупликации) предкового гена у общего предка позвоночных животных. Это позволяло животным видеть как при тусклом, так и при ярком освещении. Позже в эволюции позвоночных дополнительные дупликации генов колбочковых опсинов и накопление мутаций в них привели к образованию нескольких вариантов опсинов, специализированных на восприятии разных цветов (света с разными длинами волн). Они все имеют практически одну и ту же последовательность аминокислот, за исключением единичных замен в активном центре. Замены эти определяют длину волны, которая вызывает возбуждение конкретного опсина.

У нас с вами и других приматов существует три типа генов опсинов колбочек: чувствительные к короткой длине волны (синий цвет), средней (зеленый) и длинной (красный). У кошек нет красного опсина, поэтому они видят мир в сине-зеленой гамме. В терминах офтальмологов мы – трихроматики, а кошки – дихроматики.

Наши общие и очень далекие предки (старше 250 миллионов лет) вообще были квадрохроматиками, они могли видеть в ультрафиолетовой области спектра. Потом случилось великое пермское вымирание, и все пошло прахом. Настала эра динозавров, и наши предки ушли в тень и под землю на 150 миллионов лет. Все это время они коротали дни

У нормальной кошки каждый глаз видит 170° из 200° от всего поля зрения (рис. 1–3). Получается, что середину поля (30–170°) они видит двумя глазами, при этом картинка в середине цельная и объекты не двоятся. Это и есть бинокулярное зрение. Им обладают все животные с двумя глазами, включая человека. Попробуйте закрыть один глаз – у вас пропадет не половина поля, а только крайняя его часть. Почему так происходит? Для обеспечения бинокулярного зрения зрительные нервы от обоих глаз разделяются и часть перекрещивается. 60% нервных волокон от каждого глаза, например левого, уходят в правое полушарие, а 40% – в левое. С правым глазом ситуация обратная: 60% нервных волокон – в левое полушарие, а 40% – в правое.

Получается, что правая зрительная кора “видит” левую половину поля зрения. Информация об этой половине зрения поступила в кору от 60% нервных волокон, идущих из левого глаза. Они покрывают картинку от 0 до 100°. 40% волокон из правого глаза обеспечили “двойную” картинку в поле зрения от 30 до 100°. С левой зрительной корой ситуация обстоит аналогично. Она “видит” правую половину поля от 100 до 200°.

Рис. 1–3.Поле зрения у нормальных и сиамских кошек. Серым отмечена область, которую видит только один глаз, черным – область, которую видят два глаза. У сиамских кошек изображение от второго глаза подавляется в коре больших полушарий, поэтому каждый глаз видит только половину поля зрения.

Изображение одной и той же точки поля, но полученное от разных глаз, поступает в один и тот же нейрон зрительной коры, который называют бинокулярным. Именно бинокулярные нейроны творят из двух картинок – одну. Так как один и тот же объект два глаза видят под немного разными углами, то изображение получается объемным.

Плейотропия и сиамское косоглазие – 2

Первым, кто заметил связь между сиамской окраской и косыми глазами, был нейроанатом Рей Гильери14. В конце 1960-х годов его заинтересовал путь передачи информации от сетчатки глаза до головного мозга у домашних кошек. Тогда-то он и заметил, что одна кошка отличалась от остальных. Как вы можете догадаться, она была сиамской окраски. Непорядки со зрением у кошекcs/csначинаются еще на стадии перекреста зрительных волокон. Вместо 60% у них перекрещивается 80% нервных волокон15.

Из-за этого и правая, и левая зрительная кора сиамских кошек видит больше 100° поля зрения, ведь от противоположного глаза к ней ведет не 60%, а 80% нервных волокон16. В результате в центре поля возникает два независимых изображения, полученных от разных глаз. Почему независимых? Дело в том, что с совмещением картинок у них большие проблемы: в их зрительной коре практически отсутствуют бинокулярные нейроны, то есть некому совмещать информацию из разных глаз.

Видение двух независимых изображений, которые еще и сильно перекрываются друг с другом, может пошатнуть даже самый крепкий рассудок. Однако со стороны сиамские кошки выглядят вполне здоровыми и веселыми. Они хорошо бегают, прыгают и легко избегают препятствий. Все из-за того, что у них в зрительной коре подавляется информация, которая идет от второго глаза по тем самым 20% неперекрещивающихся зрительных волокон. Это приводит к тому, что каждый глаз сиамских кошек видит только около 50% поля зрения, а не 85%, как у нормальных кошек. Если сиамский кот закрывает один глаз, он буквально наполовину слепнет.

Так как каждый глаз у сиамских кошек видит свою половину поля зрения и не зависит от другого, сиамским кошкам не обязательно держать глаза в правильном положении. Именно поэтому они часто косят. Некоторые считают, что косоглазие может быть даже удобным для них, потому что так они получают два независимых и немного разных изображения центрального поля зрения, самого важного с точки зрения поведения и выживания.

Помимо всех бед, что выпали на долю сиамских кошек из-за мутации тирозиназы, с ними произошла еще одна: у них уменьшилось число светочувствительных клеток в сетчатке глаза. Скорее всего, это привело к снижению разрешения. То есть сиамские кошки видят мир не только плоским, но еще и нечетким.

У бурманских кошек зрение, скорее всего, никак не страдает, потому что тирозиназа у них работает почти нормально. А вот у кошек-альбиносов, как и у всех млекопитающих-альбиносов, включая человека17–19,присутствуют точно такие же проблемы со зрением, что и у сиамцев.

Связь между сиамской окраской / альбинизмом и голубыми глазами понятна: недостаток или отсутствие меланина ведет к осветлению и шерсти, и радужки глаза. Но какая может быть связь между меланином и неправильным перекрестом нервных волокон?

Это до сих пор неизвестно. Скорее всего, здесь дело не в самом меланине, а в его предшественниках, которые образуются при участии тирозиназы. Один из них, L-дофа, может стимулировать деление клеток сетчатки во время раннего развития20.

В эмбриональном развитии глаза зрительный пузырек (будущий глаз) в какой-то момент разделяется на два слоя клеток: пигментный и нервный21. Связь между ними сохраняется, так что некоторые молекулы могут переходить из одного слоя в другой. Можно предположить, что недостаток L-дофа приводит к дегенерации пигментного слоя клеток, что, в свою очередь, угнетает развитие нервного слоя. Большинство тех нервных клеток, что сумели выжить, направляют свои нервные отростки не в ту сторону, и в результате мы получаем сиамскую зрительную плейотропию.

Эпилог

Пришло время выразить благодарность нашему читателю, который терпеливо следовал за прихотливыми извивами нашего повествования, вынес внедрение множества терминов с греческими и латинскими корнями и мужественно добрался до эпилога этой главы. В прологе мы пообещали, что объясним, откуда берется сиамская окраска у кошек, но для этого нам пришлось объяснять, как вообще устроены геномы у кошки и других животных, как работают и передаются из поколения в поколение наши гены. В этом и состоит прелесть наших геномов, что они у всех нас устроены очень сходно, а уж у нас с кошками и подавно.

Гены не просто устроены одинаково, их поломки – мутации – приводят к сходным или вовсе одинаковым фенотипическим эффектам. Эту закономерность заметил в начале XX века Николай Иванович Вавилов. Он сформулировал закон гомологических рядов наследственной изменчивости: “Генетически близкие виды и роды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других

Мутации, ведущие к альбинизму, обнаружены у всех позвоночных – рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих. Среди последних они описаны у представителей практически всех отрядов. Мы уже говорили о сходстве в проявлении мутаций полного альбинизма у кошки и человека. Точно такие же мутации есть у мышей, крыс, кроликов, кенгуру, ежей и многих других. Сиамский альбинизм встречается у мышей, кроликов и, очень редко, у собак и человека. Описание этой мутации у человека выглядит так: “У пробанда[14] были белые волосы в более теплых областях (волосистая часть головы и подмышечные впадины) и постепенно темнеющие волосы в более прохладных областях (конечностях) тела. Архитектура меланоцитов и меланосом была нормальной. Количественный анализ тирозиназы волосяных луковиц продемонстрировал потерю активности при температуре выше 35–37 °C”22.

Генетические основы закона гомологических рядов наследственной изменчивости вполне очевидны. Синтез меланина происходит по одному и тому же механизму у всех позвоночных и контролируется гомологичными генами[15], унаследованными ими от их общего предка. Поломки в этих генах (мутации) нарушают одни и те же этапы этого синтеза и поэтому приводят к одинаковым фенотипическим эффектам. У всех альбиносов тело лишено пигмента полностью или частично. При этом не только непосредственные, но и побочные плейотропные эффекты оказываются сходными. У альбиносов полностью или частично обесцвечена радужка и нарушено бинокулярное зрение.

Однако не нужно думать, что все полностью или частично белые коты – это носители мутаций, повреждающих тирозиназу. Существует множество вариантов белой или осветленной окраски у млекопитающих, которые никак не связаны с дефектами тирозиназы. О них мы поговорим в следующей главе.

Глава 2

Пегие коты и геномные паразиты

Пролог

Профессор Императорского московского университета Карл Францевич Рулье, несмотря на свое французское имя, был вполне русским человеком. Был он толст, невелик ростом и нравом добродушен. Дома ходил в сапогах и косоворотке. Посетители, не знавшие его в лицо, принимали его за дворника и спрашивали: “А скажи, любезный, здесь живет профессор Рулье?”

На пять лет младше Дарвина, он тоже начал свое обучение с медицины. В отличие от Дарвина Рулье доучился до конца и даже написал докторскую диссертацию о геморрое. Но потом, как и Дарвин, разочаровался в медицине и ушел в геологию, палеонтологию и зоологию и там достиг вполне дарвиновских высот или, вернее, глубин. Параллельно с Дарвином он пришел к идее эволюции, хотя скорее в ламарковом стиле. Взгляды свои Рулье ярко и свободно излагал студентам и широкой публике, чем навлек на себя гнев тогдашнего Миннауки и похвалу иностранного агента Александра Ивановича Герцена. На “Бигль” Карла Францевича никто не позвал. Но это его не сильно огорчило: ему хватило путешествий по краю родному, а то и просто обозрения природы из окна дома. Истинный натуралист всегда найдет вокруг себя материал для наблюдений и пищу для ума. Жил он в Москве на Тверской-Ямской возле постоялых дворов и нередко сиживал там на лавочке, куря сигару, торгуя калачами[16] и наблюдая движение жизни вокруг.

Одно из таких наблюдений Рулье описал в своей статье: “Было время, когда, удерживаемые дома продолжительным недугом, мы проводили досужные часы у окошка… смотрели на лошадей и не заметили, как вкралось в душу наблюдение, что очень много лошадей белоножек; впоследствии к этому присоединилось и другое, что несравненно чаще лошадь белоножка на задние ноги, нежели на передние”23.

Сильно опережая свое время, Рулье ясно понимал важность статистики и “назначил себе немалое число наблюдений”. “Однажды перед нами прошло несколько сот лошадей кавалерийского полка, из всего числа наблюдаемых лошадей более трех четвертей подходили под замеченный нами закон, состоящий в том, что у лошадей белоножек белеют прежде задние ноги (чаще задняя правая), потом уже передние (чаще левая передняя), так что ежели у лошади одна белая нога, то это всего чаще одна из задних ног (чаще правая), ежели три белых, то обыкновенно при двух задних бела одна передняя, и, наконец, обе передние белы обыкновенно только при обеих белых задних”.

Выведя этот закон, Рулье проверил его на независимой выборке и с немалой выгодой для себя.

“Мы держали заклад с товарищами, что узнаем, которые ноги у лошади белые, ежели только они нам скажут, сколько у нее белых ног; за каждый угаданный случай нам платили единицу пенни, а мы платили три за неугаданный случай, и, к величайшему нашему удовольствию, мы постоянно были в выигрыше”.

Разобравшись с лошадьми, Карл Францевич обратился к другим домашним животным.

“Мы наблюдали коров, собак, кошек, кроликов и нашли, что в них есть постоянные законы наплыва белых пятен. Так, у собаки и кошки два наиболее уступчивые места на теле – лапки и грудь; первым местом собака и кошка представляют сходство с лошадью, начинанием же пеготы с груди эти два животных прямо противоположны лошади, и величайшей несообразностию были бы изображения[17] лошади не совершенно белой, а еще более совершенно темною, с белой грудью. Лошадь с белой грудью на темном поле или пегая собака с темной грудью были бы более уродливы, нежели двуголовая лошадь или собака: второе все-таки встречается в природе, а первое едва ли когда”.

Почему пегость (белая пятнистость) часто наблюдается в одних участках тела и редко или никогда в других? Почему эти уступчивые и устойчивые в терминологии Рулье районы так сильно различаются у домашних животных? Почему пегости встречаются практически у всех одомашненных животных и почти никогда у диких?

Рулье на эти вопросы отвечал во вполне ламарковом стиле – это результаты внешних влияний: белеют те части тела, которые чаще пачкаются грязью или натираются (сбруей, хомутом, ошейником и т. п.). При этом он отдавал себе отчет в неполноте и натянутости этого объяснения и оправдывался тем, что он вообще написал эту статью от нечего делать. Именно так она и называлась – “От нечего делать”.

Долгий путь от нервного гребня до волосяного фолликула

Чтобы понять, как и почему появляются белые пятна на шерсти кошек, мы с вами проследим, где образуются предшественники пигментных клеток и как им приходится добираться до мест их назначения.

На 14–15-й день развития эмбриона на спинной его стороне образуется структура, называемая нервным гребнем. В ней выделяется группа специфических клеток – меланобластов, которые потом превращаются в меланоциты, синтезирующие пигменты и транспортирующие их в волосы. Волосы, однако, в этот момент развития еще не выросли. Да и вообще они растут не в нервном гребне, а на коже. Поэтому меланобласты, чтобы достичь места

Долгие и, казалось бы, бессмысленные блуждания эмбриональных клеток от места их образования до места их постоянной работы характерны не только для меланобластов и иных производных нервного гребня, но и для многих других типов клеток. Взять хоть половые клетки. Они появляются на 10–12-й день кошачьей беременности, но не внутри самого зародыша, а рядом с ним на задней стенке желточного мешка, там, где зародыш соединяется с этим мешком. Затем они проникают сквозь стенку задней кишки (это часть будущего кишечника зародыша) и ползут вдоль пленки, которая держит кишечник, к зачаткам гонад. Они добираются туда примерно на 3–4-й неделе кошачьей беременности.

Есть разные оправдания для этих движений. Кто-то видит в них очередное доказательство старинного биогенетического закона: онтогенетические движения повторяют эволюционные преобразования. Есть школа мысли, которая рассматривает их как способ контроля качества будущих половых клеток – марафон на выживание. Кто дополз – годен, кто отстал – до свиданья, нам такие хилые половые клетки ни к чему.

Движения клеток во время развития – это отдельная, захватывающая и малопонятная история. “Сколько их! куда их гонят?” Как они узнают, куда им плыть? Они что, слышат далекий зов? Или в теле эмбриона постепенно закладывается дорожная сеть, а вернее, разные сети для транспорта разных типов клеток? Как клетки движутся? Они что, активно переползают с места на место, протискиваясь между другими клетками? Или клетки дорожной сети перебрасывают мигрантов от одного верстового столба до другого?

Меланобласты активно мигрируют между клетками кожи24. При этом они используют стандартный набор белков, определяющих движения клеток. Это внутренние моторные белки (тубулины и актины) и внешние сигнальные белки, которые обеспечивают диалог между различными клетками кожи.

В мембране меланобластов есть специальные белки, которые воспринимают сигналы окружающей среды. Именно эти белки взаимодействуют с белками из межклеточного пространства и белками, выступающими над поверхностью клеток кожи. Благодаря этому происходит перемещение меланобластов от того места, где возникли, к месту назначения. А их несколько. Во-первых, это кожа, во-вторых, сетчатка глаза, в-третьих, улитка внутреннего уха. Расстояния от нервного гребня неблизкие.

Тем не менее нормальные меланобласты эти расстояния преодолевают и прибывают к месту работы точно в тот момент, когда для них подготавливаются рабочие места. О том, что делают они в глазах и ушах, мы поговорим чуть позже, а сейчас сосредоточимся на коже.

Прежде чем заселить волосяные фолликулы по всему телу, меланобласты мигрируют в так называемые пигментные центры. У кошачьего эмбриона они расположены на темени, в основании хвоста, на лопатках и вдоль спинного хребта. Достигнув пигментного центра, меланобласты начинают делиться и уже оттуда диффузно распределяться по коже. Они внедряются в волосяные фолликулы и заканчивают дифференцировку, превращаясь в меланоциты, которые уже готовы к синтезу пигментов.

По-видимому, вероятность образования головного и хвостового пигментных центров у кошки выше, чем грудного и спинного. Поэтому голова и хвост оказываются в терминологии Рулье наиболее устойчивыми районами окраски. А наиболее уступчивыми – те, которые находятся далеко от центров пигментации, – лапы, брюхо, грудь.

Меланобласты, как и все остальные клетки в развивающемся организме, строем не ходят. Кто-то торопится, кто-то зависает. В итоге даже в отсутствие в геноме мутаций сильного эффекта небольшие белые пятнышки могут возникать в местах, удаленных от пигментных центров или по каким-то причинам трудных для прохождения меланобластов. У кошек это манишка и фиговый листочек в паху.

Итак, белые депигментированные пятна возникают на тех частях шкуры животных, к которым предшественники пигментных клеток не успевают прийти вовремя.

От белых пятен на черной кошке до черных пятен на белой кошке

Известно несколько мутаций генаKIT25, 26,которые нарушают размножение и миграцию меланобластов. В классической генетике млекопитающих этот ген обозначают буквойW (Dominant White)по фенотипическому эффекту его мутаций (рис. 2–1).

ГенKITконтролирует синтез одного из белков-рецепторов, расположенных на мембране меланобластов. Этот белок играет ключевую роль в их миграции и пролиферации (размножении). Изменения структуры белка KIT ведут к нарушению этих процессов и в конечном счете к возникновению на теле животного депигментированных белых участков.

Рис. 2–1.Структура нормального(w)и мутантных аллелей (wg, wsal, WS, W) генаKITкошки. Стрелки показывают направление доминирования.

Рецессивная мутацияwg(Gloving– оперчачивание?) снижает скорость миграции меланобластов всего чуть-чуть. В самых далеких от нервного гребня участках кожи – на кончиках лапок, куда меланобласты не пришли вовремя, – шерсть вырастает совершенно белой. Белые перчатки служат дресс-кодом породы бирманская. Но еще Рулье отмечал, что они широко распространены и среди беспородных кошек: “…что заметил простолюдин в остроте своего рода: «вишь… кошка – чулочки надела, а башмачки или сапожки позабыла»”, – писал он23.

Полудоминантная мутация белой пятнистостиWS(Piebald Spotting)в генеKITведет к гораздо более значительному торможению миграции меланобластов. Здесь белое пятно охватывает грудь, брюхо и бока (вкл., илл. 6, 14, 18, 20, 21, 23). Проявление мутацииWSзависит от ее дозы. В двойной дозе – в гомозиготном состоянии – она приводит к образованию большой зоны депигментации. У гетерозигот размер белой пятнистости меньше.

Однако качественную границу между размерами пятен у гомо– и гетерозигот провести трудно. Площадь пятна зависит не только от дозы этого гена, но и от генетического фона, на котором этот ген проявляется. У отдельных гомозигот размер пятна может быть меньше, чем у иных очень пегих гетерозигот. Проявление этого гена модифицируется другими генами более слабого действия, находящимися на других хромосомах. Сами по себе они не приводят к появлению белой пятнистости, но способны увеличивать или уменьшать ее размер у носителей аллеляWS. Такие гены называются генами-модификаторами.

Многие модификаторы не являются генами в традиционном смысле этого слова: они не кодируют белков. Они представляют собой довольно короткие участки ДНК, которые, взаимодействуя с белками транскрипции, могут менять интенсивность или продолжительность продукции белка основным геном, то есть тем геном, проявление которого они модифицируют. Как вы помните, усиливающие модификаторы называются энхансерами, а снижающие – сайленсерами.

В генеKITесть доминантная мутацияDominant White(символW). Она практически полностью лишает способности к миграции и пролиферации и меланобласты, и некоторые другие производные нервного гребня25. Иногда меланобластам удается внедриться в волосяные фолликулы, расположенные на голове кошки, и тогда там наблюдаются небольшие окрашенные участки. Количество меланобластов, достигших сетчатки, у разных носителей этой мутации может быть разным. Если их много, то глаза имеют нормальный желтый цвет, если очень мало – голубой. Бывает и так, что в один глаз попало много, а другой мало. В таком

Заметьте,Dominant White– это не еще один вариант альбинизма наряду с сиамским, бурманским и красноглазым. Эта мутация в совсем другом гене, который находится на совсем иной хромосоме (B1), чем ген альбинизма (D1). Она нарушает совсем иной путь развития окраски – не синтез пигментов, а наличие в коже клеток, предназначенных для синтеза пигментов.

Внутри генаKIT

Многообразие фенотипических эффектов разных мутаций генаKITу разных видов млекопитающих вызывало жгучее любопытство исследователей: что там внутри этого гена? Начали, естественно, с мышей, но мы пока их пропустим и перейдем непосредственно к кошкам.

В виварии Университета Джонса Хопкинса белых кошек разводили не ради их красоты, а ради их глухоты, как модель человеческого недуга. Поскольку белый цвет и глухота явно определяли район поиска, то исследователи целенаправленно анализировали последовательности генаKITу нормальных, пятнистых и белых котов из этой колонии25.

Откуда они знали, где в геноме кошки находитсяKIT? Последовательность этого гена уже была определена у человека и мыши, и еще 328 видов животных. Определив общие – консервативные – районыKITу шести видов млекопитающих, исследователи легко нашли его в геноме кота. Да и вы сами это можете сделать. Адреса – в сноске[18].

Затем исследователи сравнили последовательностиKITу нормальных, пегих и белых котов (рис. 2–1). У пегих котов (WS/_) они увидели вставку чужеродной последовательности длиной в 7125 нуклеотидов в первом интроне. У белых котов(W/_)в том же месте был короткий фрагмент этой вставки. Всего 617 нуклеотидов.

В другом эксперименте другие исследователи обнаружили, что белоногостьwgвызывается совсем крошечной заменой – всего двух нуклеотидов26. И не в интроне, а в экзоне. То есть эта рецессивная мутация меняла аминокислотный состав белка KIT, в отличие от описанных выше доминантных мутаций, которые, по-видимому, меняли время и место синтеза и количество наработанного белка. Мутацияwgнемного ослабляла связь между белком KIT и белком, с которым он должен взаимодействовать, обеспечивая миграцию клеток. Мы бы сказали, что мелонобластыwg/wgиногда поскальзывались по пути к концам конечностей, но боимся, что нас обвинят в вульгаризации и профанации науки.

Как вы помните,KITработает не только в меланобластах, но и у многих других производных нервного гребня. Не удивительно поэтому, что нарушения в структуре и регуляции этого гена могут вести к разным патологиям. Внеплановые включения этого гена, ответственного за пролиферацию и миграциюэмбриональныхклеток, особенно опасны в клеткахвзрослогоорганизма. Такие клетки начинают пролиферировать и мигрировать – становятся злокачественными. Активирующие мутации в этом гене связаны с опухолями желудка, кишечника и семенников, меланомой, острым миелоидным лейкозом. Такого рода мутации вKITвключены в программы геномного тестирования во многих ветеринарных лабораториях.

За границами генаKIT

Что находится за границами генаKIT?Наверное, разные его регуляторы (энхансеры и сайленсеры). Раньше думали, что они могут находиться где угодно. Несколько лет назад возникло предположение, что регуляторы должны быть рядом с генами, которые они регулируют. Мало того, они должны быть надежно отгорожены от других генов и их регуляторов. Возникло это предположение благодаря открытию топологически ассоциированных доменов (ТАД)27,внутри которых последовательности ДНК физически взаимодействуют друг с другом чаще, чем с последовательностями за пределами ТАДа.

ТАД можно сравнить с жителями одной квартиры. Кошка живет со своим котенком, в их же доме живет человек – это один ТАД, все его участники часто друг с другом контактируют. Иногда к человеку приходят гости, иногда кошка бывает у ветеринара – это редкие взаимодействия между соседними ТАДами. А вот на Шпицбергене кошка никогда не бывала (и, скорее всего, никогда не будет, потому что кошкам вход на Шпицберген запрещен) – разные хромосомы друг с другом почти никогда не контактируют.

Вскоре были определены средние размеры ТАД. Они варьировали от класса к классу в соответствии с вариациями общего размера генома. У млекопитающих они были втрое больше, чем у птиц, и в 10 раз меньше, чем у лягушек! Зато их границы оказались одинаковыми (если при сравнении учесть разницу размеров генома).

Зачем нужны ТАДы, до сих пор не очень понятно. Исследователи полагают, что важны даже не сами ТАДы, а границы на замке между ними. Взаимодействие регуляторов с промоторами разрешается только внутри ТАДа, а посторонним регуляторам вход категорически запрещен. Границы между домами (границы ТАДа) строго охраняются, чтобы чужак из соседнего дома не пришел и не стал давать указания жильцам не в своем доме (чтобы регулятор из одного ТАДа не включал/выключал гены в соседнем ТАДе).

Когда исследователи присмотрелись к клиническим случаям, оказалось, что нарушение границ ТАДа ведет к развитию рака, дефектам развития конечностей и мозга. Но это все были случаи спонтанных и, стало быть, нерегулируемых нарушений границ. В большинстве случаев вместе с границей оказывались нарушены и соседние с ней участки генома.

Сейчас наши коллеги из Института цитологии и генетики СО РАН, имея подробную карту ТАДов человека, разрабатывают алгоритмы для предсказания клинических эффектов разных хромосомных перестроек. Они же пытаются узконаправленно нарушать границы ТАДов у мышей. Это почти инстинктивное стремление любого исследователя при виде нерушимой границы: а давайте мы ее снесем и поглядим, что выйдет.

Наши коллеги решили снести границу того самого ТАДа, где у мышей находится генKIT. АKITзаинтересовал их своим соседом по геному –KDR. Если представить геном в виде линии, то эти два гена расположены близко, точно друг за другом. Однако в пространстве ядра они контактируют нечасто и заключены в отдельные ТАДы. Это позволяет им иметь независимую регуляцию – в конкретном типе клеток независимо друг от друга нарабатывать белки. В меланоцитах или тучных клетках (иммунных клетках, известных своей ролью в воспалении и аллергии)KITактивен, а его соседKDRнеактивен. И наоборот, например, в выстилающих сосуды эндотелиальных клеткахKITнеактивен, аKDRактивен. А что будет, если границу ТАДа междуKITиKDRсломать?

Для взлома границы наши коллеги использовали геномную технологию CRISPR/Cas928,которая в народе называется геномными ножницами.

При встрече с ДНК перед CRISPR/Cas9 стоит две задачи: найти целевой участок и разрезать. Комплекс CRISPR/Cas9 состоит из короткой направляющей РНК, комплементарной целевому району ДНК, который нужно изменить, и белка Cas9, который разрезает ДНК точно в том месте, где прилепилась направляющая РНК. Если нам нужно удалить ген целиком, мы нацелим одну направляющую РНК на его начало, а другую –

Наши коллеги секвенировали границу того самого ТАДа, где находитсяKIT,приготовили комплементарную ей направляющую РНК, а потом ввели ее в комплексе с белком Cas9 в оплодотворенные яйцеклетки мыши. Стали дожидаться рождения безграничных мышей.

Мы помним, как коллеги ликовали, когда у них родилась мышь с белым пятном на брюхе. Вот оно, ожидаемое событие, показывающее колоссальную важность ТАДов! Граница пала, в нужный ТАД влезли посторонние регуляторы и нарушили функцию нормальногоKIT!

Они эту белобрюхую мышь секвенировали и пришли в уныние. Оказалось, что они маленько промахнулись и вместе с забором снесли полдома – кусок генаKIT! То есть попали они именно туда, куда целились, но их подвела система репарации. Коряво заштопала разрывы и в итоге выкосила ген29.

Но среди безграничных мышей родились и те, у которых удаление границы ТАДа произошло без сюрпризов от системы репарации. Выглядели они вполне нормально (хотя особо зоркие люди сумели отметить, что безграничные мыши имеют шоколадный, а не, как у их родителей, черный окрас), а изменения у них произошли на уровне отдельных клеток. В меланоцитахKDRсмог проявить свою активность, перехватив регуляторы, которые раньше были спрятаны от него за забором, потому что принадлежатKIT,– завел контакты со своим соседом30.

Пока наши коллеги взламывали границы между мышиными генамиKITиKDR,кошачья генетика не стояла на месте. Появилась статья31о том, что рецессивная мутацияwsal,которая приводит к образованию больших белых пятен и общему осветлению шерсти, обусловлена делецией большого сегмента ДНК (65 тысяч нуклеотидов). Прелесть этой мутации в том, что она находится не в самом генеKIT,а перед ним, между генамиKDRиKIT. Нам очень хочется думать, что эта делеция включала в себя границу двух ТАДов.

Здесь был ретровирус

Вернемся к загадочным вставкам чужеродного генетического материала в первый интрон генаKIT,которые привели к мутациямWиWS. Что же это были за вставки, откуда они взялись, и как попали вKIT,и что они с ним сделали? Поиск по базам геномных данных показал, что последовательности нуклеотидов в их ДНК практически полностью совпадают с последовательностью ДНК кошачьего эндогенного ретровируса FERV1.

Что такое эндогенные ретровирусы, откуда они берутся и что они делают в кошачьем геноме? Начнем с ретровирусов. Наиболее известный из них – HIV–1 (вирус иммунодефицита человека).

Их название (“ретро–”) следует понимать не так, что они древние, а так, что они обратные. Это такие РНК-содержащие вирусы, которые способны к обратной транскрипции, то есть они способны синтезировать ДНК по матрице своей РНК в цитоплазме клеток зараженного хозяина. Эта ДНК встраивается в ДНК хозяина. Встроенная ДНК ретровируса содержит длинные концевые повторы (long terminal repeats,LTR). В них находятся обманные регуляторные сигналы для хозяйской транскрипционной машины: промоторы, энхансеры и т. п. Обнаруживая эти сигналы в своем геноме, наивный хозяин транскрибирует вирусную ДНК и транслирует вирусную РНК, производя все новые и новые вирусные частицы, которые потом инфицируют другие его клетки.

Никто не знает, откуда взялись ретровирусы32–34. Одна из школ мысли предполагает, что они могли произойти от мобильных генетических элементов (ретротранспозонов), которые, согласно другой школе мысли, могли произойти от других вирусов, которые, согласно третьей школе мысли, остались с незапамятных времен происхождения жизни.

В последнее время популярна идея, согласно которой настоящие вирусы вообще не имеют никакого отношения к возникновению ретровирусов. Предполагается, что ретротранспозоны (то есть генетические элементы, способные строить ДНК на основе своей РНК) произошли миллиарды лет назад от бактериальных самовырезающихся интронов. Потом бактерии, способные к таким трюкам, слились в симбиозе с определенной группой архей и стали протомитохондриями у протоэукариот. А уже после этого интроны из протомитохондрий проникли в геном протоэукариотического хозяина и сделались там настоящими интронами, как и паразитические ретротранспозоны, которые затем дали начало настоящим ретровирусам.

Наиболее известный ретровирус – вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) – это свободно гуляющий вирус. Он передается от человека к человеку, проникает в клетки иммунной системы, поджелудочной железы и некоторые нейральные клетки. В них он живет до тех пор, пока живы эти клетки. Потомкам этот вирус может передаться только из крови в кровь: через внутриутробное заражение или заражение в момент и после родов. Геном половых клеток человека не содержит этого ретровируса.

Ретровирусы обычно поражают клетки тела хозяина. Но чем дольше ретровирус паразитирует на хозяине, тем выше вероятность, что он когда-нибудь попадет в половую клетку или в клетку – предшественницу половых клеток. Это может привести к образованию гамет хозяина, несущих ретровирус. Если гамета со встроенной копией ретровируса после оплодотворения даст начало новому организму, то все его клетки будут нести его копии в своих геномах. И не просто нести, но транскрибировать его последовательность, транслировать его белки. Если это сильно патогенный вирус, то на этом его история и закончится вместе с короткой жизненной историей его несчастного хозяина. Только очень кроткий, почти или вовсе безвредный для хозяина вирус может стать эндогенным, встроенным в геном половых и всех остальных клеток хозяина.

Чем дольше эндогенный ретровирус коэволюционирует вместе с хозяином, тем более кротким, тем более безвредным он становится. “Кротость” его возникает за счет его очень высокой мутабильности. Отчасти потому, что обратная транскриптаза работает очень неаккуратно и делает множество ошибок при копировании, ретровирусы мутируют со страшной скоростью. Это очень полезно для нормальных ретровирусов, поскольку помогает им уходить от иммунитета, но очень вредно для эндогенных, потому что быстро ведет к их вырождению. Однако, с другой стороны, такое вырождение может обеспечить долгую и “счастливую” жизнь последовательности эндогенного ретровируса в поколениях генома-хозяина, что тоже можно считать долгоиграющей и выигрышной эволюционной стратегией.

Процесс этот обоюдный. С одной стороны, отбираются последовательности вируса, утратившие способность производить активные вирусные частицы, потом те, которые теряют способность к обратной транскрипции, то есть к перемещению по геному хозяина. С другой стороны, среди хозяев лучше всего выживают и размножаются те, которые способны подавлять вредоносную активность эндогенного ретровируса, закрывая, буквально залепляя их промоторы своими белками. Еще против эндогенного ретровируса хорошо помогает сильная упаковка того района хромосомы, где он располагается, навешивание в этом месте упаковочных белков. Полезно и саму

Эндогенные ретровирусы составляют 4–5% генома кошки, человека и всех остальных млекопитающих. Один только FERV1 занимает 1% кошачьего генома. Сравнение последовательностей ДНК разных типов эндогенных ретровирусов внутри вида и между видами позволяет определить приблизительное время их внедрения. FERV1 это сделал около трех миллионов лет назад. Все места его встройки, кромеKIT,– это нефункциональные участки генома: межгенные пространства, интроны, не играющие регуляторной роли. Его вставка вKITпривела к нарушению функции этого гена не потому, что с нее транскрибировалось что-то вирусно-вредное, а потому, что она нарушила связывание транскрипционного фактора[19] с его регуляторным районом. Так возникла мутация белой пегостиWs.

Затем в ходе эволюции “поломался” сам ретровирус – от его почти 7125 нуклеотидов остался лишь один небольшой фрагмент размером около 617 нуклеотидов. Утраченная часть могла содержать важные регуляторные части интрона. Из-за этой утраты кусок экзона мог состыковаться с куском ретровируса. И то, и другое событие могли полностью заблокировать производство белка KIT. Так возникла доминантная белая мутацияW. Но носителям такого урезанного ретроэлемента легче не стало. Белое пятно расползлось на все тело, да еще добавились глухота и пониженная жизнеспособность.

Почему некоторые белые кошки – глухие

Меланоциты нужны не только в коже, но еще и в радужке глаза и улитке внутреннего уха. Зачем нужны меланобласты в ухе? В улитке внутреннего уха сидят рецепторные клетки, которые преобразуют механические колебания от звуковой волны в электрические сигналы. Меланоциты – это единственный тип клеток в улитке, который производит белок калиевого канала и тем самым обеспечивает транспорт ионов K+, которые, в свою очередь, необходимы для передачи электрических сигналов в мозг. Отсутствие меланоцитов во внутреннем ухе ведет к врожденной глухоте.

Связь между белым цветом шерсти, голубым цветом глаз и глухотой отмечал еще Дарвин: “Некоторые примеры корреляции удивительно странны: так, совершенно белые кошки с голубыми глазами обычно глухи; но, как засвидетельствовал недавно м-р Тейт, эта особенность свойственна только котам”36. М-р Тейт ошибался. Существенных различий в проявлении этого признака между полами не обнаружено. Более того, глухота не сильно влияет на приспособленность диванных котов, но очень неблагоприятно сказывается на приспособленности котят. Глухие матери не слышат жалобного мяуканья котят, которое служит врожденным триггером материнского поведения, и оказываются довольно плохими матерями. Дитя-то как раз плачет, да мать не разумеет.

Такие эффекты генаW,как голубые глаза и глухота, проявляются не у всех его носителей. Современные данные о частоте появления этих побочных эффектов генаWтаковы: 25% белых котов имеют желтые/зеленые глаза и нормальный слух, 31% – голубые глаза и нормальный слух, 7% – желтые/зеленые глаза и глухоту, и, наконец, 37% – голубоглазые и глухие.

Поэтому современные правила породного разведения запрещают скрещивание белых кошек друг с другом[20]. Только белых с небелыми. В таких скрещиваниях половина потомков становятся белыми гетерозиготами и отсутствует риск рождения гомозигот. Не только рождения, но и зачатия гомозигот. И это правильно. Мы не знаем, как обстоит дело у кошек, но у мышей и лисиц (см. ниже) гомозиготы по доминантным белым мутациям гибнут до рождения.

Похожие мутации со сходными плейотропными эффектами описаны у человека, мыши, собаки, норки, лошади, сирийского хомячка, альпаки, серебристо-черной лисицы и серой крысы. О таких мутациях у двух последних видов мы сейчас расскажем вам две поучительные истории.

Грузинские лисицы и благотворная сила света

Давным-давно, более полувека назад, один из нас, а именно – юный Павел Бородин, делал диплом в лаборатории эволюционной генетики животных Института цитологии и генетики Сибирского отделения Академии наук СССР. Лабораторией тогда заведовал директор этого института академик Дмитрий Константинович Беляев. Сейчас он всемирно известен своими ручными лисицами, а тогда его великий эксперимент по одомашниванию лисиц37только развивался. Юному Бородину было поручено в качестве разминки перед научной карьерой наловить и доместицировать диких серых крыс. Что он в конце концов и сделал38. Но тогда доместикация крыс находилась на ранней и довольно неприятной стадии, и он с удовольствием участвовал в экспериментах на лисицах, которые проводил Беляев вместе со своими учениками Людмилой Николаевной Трут и Анатолием Овсеевичем Рувинским.

Один из экспериментов касался странного наследования разных мутаций гена белой пятнистости у лисиц39. К тому времени их было описано три: платиновая, беломордая и снежная грузинская[21] мутации. Все три мутации в гетерозиготе приводили к образованию белых пятен разного размера40,[22]. Скрещивания платиновых, беломордых гетерозигот приводили к появлению пятнистых и полностью черных потомков в отношении 2 к 1 вместо ожидаемого по Менделю 3 пятнистых к 1 черному (в случае полного доминирования) или 1 черный: 2 пятнистых: 1 белый (в случае неполного доминирования). Отсутствие одного класса (полностью белых лисят) указывало на то, что этот класс потомков гибнет до рождения.

Рис. 2–2.Расщепление в потомстве от скрещивания лисиц, гетерозиготных по грузинской белой мутации, в нормальных условиях(слева)и при удлиненном фотопериоде(справа).

У грузинских гетерозигот ситуация была несколько иной (рис. 2–2). Среди 440 потомков от их скрещивания 126 имели стандартную окраску, 231 выглядел как грузинские гетерозиготы, 83 были снежно-белыми – гомозиготами. Но их было меньше, чем ожидалось по Менделю. Значит, часть гомозигот все же погибла до рождения. Когда, почему и можно ли их было спасти?

В то время, когда проходили эти эксперименты, юного Бородина, как наименее полезного члена лаборатории, отправили в секретную экспедицию. Он должен был внедриться в зверосовхозы на трех разных широтах и добыть секретные материалы из журналов случек. При нем было грозное письмо на бланке. Письмо гласило: “Податель сего выполняет важное научное задание. Прошу все партийные и государственные органы оказывать ему всемерное содействие”. Подпись: директор, академик, председатель и проч.

“Моя фамилия Бородин. Павел Бородин. Я от Дмитрия Константиновича”, – говорил юный Бородин, и все главные зоотехники, загипнотизированные именем Беляева, немедленно и даже без предъявления грозного письма выдавали ему секретные журналы случек. Он их уносил в гостиницу и там переписывал в секретную тетрадку. Понятно, что ксероксов, сканеров и смартфонов тогда не было. Но фотоаппараты-то были!!! Он с собой возил фотоаппарат для съемки родственников и окрестностей и до сих пор не может понять, почему тогда ни ему, ни пославшим его не пришла в голову мысль, что эти журналы можно сфотографировать. Наверное, потому, что с тетрадкой его секретная поездка заняла месяц: Тбилиси – Боржоми – Бакуриани – Москва – Ленинград – Карелия. А с фотоаппаратом он бы за неделю обернулся.

По возвращении

“Вот, – сказал академик, – не зря я тебя, Паша, туда посылал”.

После этого он затребовал данные по расщеплению у грузинских снежных лисиц и разделил их на две группы. В первую группу вошли те, что забеременели между 4 января и 28 февраля (251 лисица), а во вторую – с 1 марта по 1 апреля (189 лисиц). Потом он определил нехватку белых гомозигот в обеих группах отдельно. В первой группе она составила 34% от ожидаемого, а во второй всего 11%. То есть в условиях длинного светового дня гомозиготные эмбрионы выживали лучше.

Тогда Беляев поставил решающий эксперимент. Он опять скрестил грузинских снежных гетерозигот друг с другом. Но на этот раз лисица, как только беременела, отправлялась в солярий, где световой день был на 5–6 часов длиннее нормального.

В потомстве таких лисиц снежных гомозигот было даже чуть больше (на 11%), чем должно быть по Менделю. Увеличение светового дня привело к повышению жизнеспособности полулетального генотипа! Правда, потом все белые грузинские гомозиготы, кроме одной, умерли в первый месяц жизни, а на выживаемость гомозигот по платиновой и беломордой мутациям дополнительное освещение никак не повлияло.

Сейчас этот исторический эксперимент практически забыт. С 1975 года, когда в международном и авторитетном журналеJournal of Heredityбыла опубликована статья о нем, ее вспомнили и процитировали девять раз. A зря. Эта история ведь не только и столько про лисиц и белые пятна. Эта история о том, как изменение фотопериода во время беременности дает выжить полулетальным генотипам. Сейчас, наверное, можно проследить всю цепь от причины к следствию через изменение активности эпифиза, уровня и динамики синтеза мелатонина, окситоцина и других гормонов беременности.

Но дело даже не в научных тонкостях, дело в том, что за последние 200 лет с момента изобретения электрической лампочки мы радикально изменили фотопериод для себя и всей остальной антропосферы. Как это сказалось на выживании прежде гибельных мутаций? Может, кошки – гомозиготыW/Wпоявляются на свет и относительно неплохо выглядят потому, что их мамаши проводят время беременности и всю остальную жизнь при фотопериоде 16 часов света и 8 часов относительной тьмы?

Серые крысы и обращение направления доминирования

Еще одна поучительная история про бело-пятнистых животных связана с крысами. В самом начале ХХ века среди лабораторных крыс обнаружилась рецессивная мутация, которую потом назвалиhooded– “капюшон”. В те далекие времена эта мутация проявлялась только у гомозигот и только в виде крохотного белого пятна на брюхе.

Ученые увидели, что это красиво, и решили увеличить размер пятна. В каждом поколении они отбирали на племя и скрещивали друг с другом только крыс с самым большим пятном (рис. 2–3).

Поколение за поколением пятно росло. Оно вышло за пределы брюха на бока, потом и на спину, а потом и вся спина стала белой и черной осталась только голова41. Вот тут-то и появилось название мутации – “капюшон”.

Наши читатели теперь все знают про генетику и механику развития пегостей и легко могут объяснить этот результат. Исходная мутация слегка затормозила миграцию меланобластов, а селекция подобрала такие гены-модификаторы, которые это торможение усилили.

Рис. 2–3.Результаты селекции крыс на увеличение размера белого пятна на брюхе.

Этот-то результат – расползание пятна – можно было ожидать. Что было неожиданным – это изменение направления доминирования этой мутации. В момент ее обнаружения она была полностью рецессивной. Пятно было только у мутантных гомозигот. Гетерозиготы имели сплошную черную окраску. В результате селекции она стала полудоминантной. Когда ученые скрестили своих селекционированных крыс с черными, они получили в потомстве крыс с большим белым пятном на брюхе.

То есть селекция привела к обращению направления доминирования.

Это произошло в начале ХХ века. А ближе к концу ХХ века в Институте цитологии и генетики провели эксперимент по обращению направления доминирования хирургическим путем.

Эксперимент тоже касался крыс, белых пятен и юного Павла Бородина. В один прекрасный день, когда ярко светило солнце и ничто не предвещало беды, его и трех его коллег вызвал директор института и сказал такую речь:

“Глубоко уважаемый мною профессор из Института ххх и ххх им. Х. Х. Ххх АН СССР обратился ко мне с просьбой проверить феноменальные результаты экспериментов его научного сотрудника. Этот сотрудник обнаружил, что прижизненное обертывание яичников и семенников крыс целлофаном ведет к обращению направления доминирования генов в потомстве. Вот фотографии. Крыса с пятном на брюхе. Ее отец серый, с обернутым семенником был скрещен с белой самкой. Их дочь должна быть серой, а тут пятно. Альбиносы тоже получались, но реже. Я знаю все, что вы скажете. Что этого не может быть, потому что этого не может быть никогда, что это противно всему, что мы знаем о генах, что, скорее всего, это грязный эксперимент. Но меня и просят это проверить. Просят уважаемые люди, а я прошу вас. А вдруг…”

Горестные вопли ученых не тронули директора. Им пришлось спланировать три эксперимента: на крысах, мышах и норках. Родителю со сплошной окраской планировали обернуть гонады в целлофан, скрестить с альбиносом и внимательно смотреть на потомков.

Через месяц, как раз к началу сезона размножения у норок, приехал сам экспериментатор. Помахивая костылем и покрикивая на подручных, он стал резать несчастных животных, оборачивать целлофаном упомянутые выше органы, зашивать и передавать лаборантам. Надо отдать ему должное: при общем безумии и скверном характере хирург он был хороший. Все животные выжили и успешно скрестились согласно плану.

Согласно тому же плану и в полном соответствии с законами генетики все потомки и обернутых, и контрольных животных были абсолютно дикого типа, никаких пятен, никакого обращения доминирования не произошло.

“А вы на что надеялись?” – грозно спросил директор, глядя на результаты. И засмеялся довольный.

Потом был долгий разбор полетов. Вряд ли безумный хирург был жуликом, для этого он был слишком безумен. Скорее всего, и даже определенно, он поскользнулся на грязном генетическом фоне. Очевидно, что незаконные альбиносы и неожиданные белые пятна у потомков обернутых целлофаном крыс появились оттого, что в линиях, с которыми он работал, были животные, гетерозиготные по рецессивному альбинизму и по рецессивной же мутацииhooded– “капюшон” – то самое белое пятно. Среди генетиков это называется “заползишн эффект”.

Через несколько лет после этой печальной истории и совсем по другому поводу Бородин посетил виварий того самого института, где работал

Такие безобразия были и остаются абсолютно недопустимыми в нормальном институте. Каждая линия – в отдельной изолированной комнате. Все скрещивания идут по плану и немедленно протоколируются. Побеги животных практически исключены. Если же они случаются, то беглецы подлежат немедленной эвтаназии. В любом нормальном виварии, в каждом приличном кошачьем питомнике должна соблюдаться суровая и абсолютно необходимая генетическая дисциплина.

Проибретенная белизна

Поседение волос, которое часто наблюдается у людей и собак и гораздо реже у кошек, не имеет отношения к функции тирозиназы. Говорят, что несчастная Мария-Антуанетта полностью поседела в ночь перед гильотиной42. Один из нас поседел в сорок с небольшим лет без всякой гильотины. Правда, не за ночь, а за 10 лет. Почему люди (и коты) седеют и как на это может повлиять стресс?

Меланоциты, которые снабжают волосы меланином, регулярно образуются в волосяной луковице из стволовых клеток – меланобластов – и столь же регулярно отмирают. В норме необходимое число меланоцитов поддерживается за счет асимметричного деления меланобластов. Одна дочерняя клетка остается меланобластом, способным к делению, а другая становится меланоцитом, к делению более не способным. С возрастом снижается и число меланобластов, и скорость их деления. У всех это происходит по-разному: у кого-то рано, у кого-то поздно.

Как стресс может повлиять на этот процесс? Волосяные луковицы обильно иннервированы. Нейроны при стрессе впрыскивают в волосяные фолликулы норадреналин. Фолликулы сокращаются, и шерсть становится дыбом. Именно поэтому коты способны раздуваться в угрожающий шар, вздымая свою шерсть. Именно поэтому у нас от ужаса мурашки бегут по коже. Но большая и длительная доза норадреналина может привести к тому, что все меланобласты превратятся в меланоциты. За ночь поседеть не получится. Но поскольку источник обновления меланоцитов исчерпается, то по мере вымирания меланобластов волос перестанет снабжаться меланином и будет седеть от корня.

Есть школа мысли, которая считает, что такая индуцированная стрессом седина есть адаптивное для человека свойство, потому что она помогает ее носителям вне очереди перейти в ранг старейшин и благодаря этому пробиться на верх иерархии. Как говорил Сергей Сергеевич Четвериков – отец-основатель эволюционной генетики – о таких попытках приписать адаптивный смысл любому признаку организма: “Подчас не знаешь, чему больше удивляться: бесконечному ли остроумию самих авторов или их вере в неограниченную наивность читателей”[23].

Эпилог

“Известно, что пестрота цвета домашних животных есть один из признаков их порабощения, что дикие их родичи, от которых они произошли, имеют одинаковый сплошной цвет”23,– справедливо заметил Карл Францевич Рулье.

Все животные с белыми пятнами, о которых мы говорили в этой главе, были либо вполне домашними (кошки, собаки, коровы, лошади, кролики), либо недавно одомашненными (лисицы, норки), либо лабораторными. Ни одно дикое животное упомянуто не было.

На самом деле у диких животных белые пятна тоже встречаются, но крайне редко. Известно всего несколько видов млекопитающих, у которых белое пятно служит видовой характеристикой, то есть присутствует у всех особей данного вида. Вот почти все они в порядке убывания размера: белый медведь, большая и малая панды, чепрачный тапир, скунс, гималайский медведь, тасманский дьявол. При этом у всех перечисленных выше животных положение и размер белого строго фиксированы, стабилизированы. Заметьте, мы не включаем в этот список зайцев, горностаев и других животных с сезонным побелением меха. Там работают совсем иные механизмы. Мы также не включаем в наш список зебр и разных антилоп, у которых белый – это элементрегулярногорисунка – полос, разводов, подчеркиваний и проч., – который, в свою очередь, есть гомолог полосатости у тигров, леопардов и прочих котов (см. главу 3).

В то же время мы не знаем ни одного вида домашних млекопитающих, в котором не было бы особей с белыми пятнами. Но у них эти пятна не фиксированы и не стабилизированы. Они могут быть у одних особей данного вида и не быть у других. Они могут быть большими и маленькими и располагаться у разных животных на разных частях тела, хотя и в видоспецифичных границах устойчивости/уступчивости в терминологии Рулье.

Причины, по которым диким млекопитающим белые пятна в основном противопоказаны, кажутся очевидными. Многие животные имеют покровительственную окраску, а белые пятна их демаскируют (если они не на белых медведях) и, следовательно, подвергаются жесткому негативному отбору. Приспособительный смысл постоянной или сезонной белизны на снежном фоне не требует объяснений.

Редкие случаи фиксации пятен, по-видимому, связаны с тем, что они обрели сигнальную функцию, определяя принадлежность к определенному виду. Кроме этого белые пятна у некоторых видов млекопитающих могут исполнять ту же эволюционную роль, что и хвосты павлинов, фазанов и райских птиц.

Во-первых, они могут служить косвенным показателем приспособленности их носителей. На них хорошо видны раны, потертости, загрязнения, желтизна и прочее некрасивые признаки. Поэтому их девственная белизна хорошо рекомендует их носителя в глазах потенциального брачного партнера. Как там сказано у Николая Васильевича Гоголя: “Человеку, который вышел из дому в светлой праздничной одежде, стоит только быть обрызнуту одним пятном грязи из-под колеса, и уже весь народ обступил его и указывает на него пальцем и толкует об его неряшестве, тогда как тот же народ не замечает множества пятен на других проходящих, одетых в будничные одежды. Ибо на будничных одеждах не замечаются пятна”43.

Во-вторых, белые пятна могут служить гандикапом, отягчающим обстоятельством, которое может себе позволить только очень приспособленная особь: с покровительственной окраской и дурак до свадьбы доживет, а ты попробуй доживи, когда тебя из-за этих пятен и хищникам, и жертвам издалека видно.

Как только одомашнивание отменило строгий отбор в отношении цвета шерсти со стороны хищников и жертв, белые пятна и прочие явно не покровительственные формы окраски стали распространяться в популяциях кошек и других домашних млекопитающих. Те мутации генов окраски, которые раньше беспощадно удалялись из генного фонда видов, стали его стремительно заполнять.

Это происходило не только в силу прекращения отбора против. В условиях одомашнивания начался отбор в пользу носителей этих мутаций. Как справедливо отмечал Дарвин: “Не следует думать, что необходимо какое-либо значительное уклонение в строении, для того чтобы обратить на себя внимание любителя; он подмечает почти неуловимо малые различия, а человеку свойственно ценить всякую, хотя бы самую ничтожную новинку, если она ему принадлежит”36.

Вот в этой цитате для нас важны

Вчитайтесь, как Лев Николаевич Толстой описывает Холстомера: “Пежина его составлялась из трех пятен: одно на голове с кривой, сбоку носа, лысиной и до половины шеи. Длинная и засоренная репьями грива была где белая, где буроватая. Другое пятно шло вдоль правого бока и до половины живота; третье пятно на крупе, захватывая верхнюю часть хвоста и до половины ляжек. Остаток хвоста был белесоватый, пестрый”44. Остальные детали не важны. По одному только рисунку пегости вы безошибочно отличите эту лошадь от десятков других.

По мере создания пород коров, свиней, лошадей, кошек пегости стали фиксироваться, становиться тем, что русские селекционеры называли рубашкой породы. Тот же Холстомер претерпел кастрацию именно за то, что был пегим, а это не соответствовало воззрениям его хозяина на идеальную рубашку породы. С другой стороны, белые тапочки – это рубашка, опознавательный знак породы кошек бирманская.

Этот знак, как вы помните, обусловлен рецессивной мутацией в генеKIT. Рецессивные аллели могут долго скрываться от отбора в гетерозиготном состоянии. Иное дело доминантные мутации. Они видны отбору сразу же, в момент появления. Исходя из этого, мы думаем, что мутации белой пятнистости (WS) и доминантной белой окраски(W)возникли уже после того, как кошки были одомашнены. То есть вирус FERV1 мог внедриться в геном предка домашней кошки три миллиона лет назад, но именно вKITон попал не раньше VII–X тысячелетия до нашей эры.

Одомашнивание кошки (или ее “порабощение” в терминологии Рулье[24]) – это отдельная захватывающая и генетически поучительная история, которую мы вам расскажем в главе 14 “Одомашнивание кошки и создание пород”. Но уже в следующей главе мы плавно перейдем от истории о белых котах к истории об очень даже цветных котах. А до ответа на последний вопрос, который задавал К. Ф. Рулье в своей статье, – “отчего в кошках, в которых только и встречаетсяразношерстная(курсив его. – Прим. автора) масть, разношерстными бывают самки, самцы почти никогда”23,– мы доберемся только в главе 8 “Черепаховые кошки и естественная история половых хромосом”.

Глава 3

Три уровня полосатости: геныАгути, Тэббии модель Тьюринга

Пролог

В этой главе мы обсудим механизмы возникновения (и исчезновения) котовой полосатости и других феерически разнообразных расцветок.

У котовой полосатости есть несколько уровней. Высший уровень – это полосы вдоль тела. Они могут быть либо тигровыми полосами, либо мраморными разводами, либо гепардовыми точками. Второй – это градиент интенсивности полос от спины к животу. На спине они четкие и контрастные, а чем ближе к животу, тем все более расплывчатыми и светлыми они становятся. Третий уровень полосатости заметен только при очень внимательном рассмотрении отдельного волоска. В нем видны четко различимые светлые и темные полосы. Сколько же генов нужно, чтобы нарисовать столь сложную картину! На удивление мало. И десятка не наберется.

Давайте начнем разбирать кошачью полосатость с самого нижнего уровня – полосатость вдоль волоса.

Агути – нижний уровень полосатости

Окраска, которая формируется только за счет полосатости волоса, называется “агути” по имени южноамериканского грызуна, у которого такая полосатость волос выражена особенно отчетливо. Она обеспечивает незаметность жертв (грызунов) для хищников (котов) и хищников (котов) для жертв (грызунов)45,[25].

Как возникает полосатость волоса? Вы уже знаете (см. главу 1), что окраску кошачьей шерсти обеспечивают два пигмента: эумеланин (черный – коричневый) и феомеланин (желтый – красный). Оба этих пигмента синтезируются в меланосомах – специальных структурах в цитоплазме пигментных клеток – меланоцитов.

Полосатость волоса формируется за счет того, что в меланоцитах чередуются синтезы эумеланина и феомеланина, поэтому в волос поочередно поступают меланосомы, забитые преимущественно то одним, то другим пигментом (рис. 3–1).

Синтез обоих пигментов происходит в одних и тех же меланосомах, и начинается он одинаково. Фермент тирозиназа превращает аминокислоту тирозин в допахинон46. Судьба допахинона зависит от того, есть ли в клетке аминокислота цистеин или нет. Если цистеин есть, то он присоединяется к допахинону, и это поворачивает дорожную стрелку в сторону синтеза феомеланина. Если цистеина в клетке нет, то допахинон превращается в эумеланин при участии тирозиназы и еще некоторых ферментов, одним из которых является TYRP1 (tyrosinase-related protein1)[26], который в догеномную эру называлсяBrown(Браун,о нем мы поговорим чуть позже).

После того как меланосома “созрела”, то есть загрузилась под завязку меланином, синтез в ней прекращается, а сама меланосома уходит из меланоцита в кератиноциты, которые располагаются у основания волоса (рис. 3–1). Кератиноциты делятся асимметрично, выталкивая старые, накопившие пигмент клетки вверх. Те постепенно отмирают и становятся частью волосяного стержня – так волос растет47. В процессе отмирания кератиноциты накапливают в себе белки кератины. Кератины попарно скручены между собой в двойные спирали, а эти спирали, в свою очередь, – в еще более толстые спирали, и еще… все ради того, чтобы волос был ровным, гибким и прочным.

Рис. 3–1.Строение волоса.

Откуда меланоцит узнает, какой пигмент ему нужно синтезировать в первую очередь? В многоклеточном организме клетки, ткани и органы работают согласованно. Согласование обеспечивают сигнальные молекулы. Чаще всего сигнальные молекулы представлены белками и бывают двух видов: лиганд и рецептор. Лиганд передает сигнал, химически присоединяясь к рецептору, а рецептор этот сигнал воспринимает и включает или выключает в клетке те или иные процессы.

Формирование полос вдоль волоса регулируется взаимодействием “лиганд – рецептор”. Здесь в роли лиганда выступает белок ASIP, который в догеномную эру называлсяAgouti(Агути)48. Здесь и далее везде, где можно, мы будем использовать догеномные названия – они более понятные и благозвучные, чем геномные.

Белок Агути синтезируется в клетках кожи, которые прилегают к меланоцитам. Из них Агути выходит во внеклеточное пространство и направляется к меланоциту. Агути действует как лиганд – он присоединяется к мелакортиновому белку-рецептору 1 (MС1R). Его кодирует генMС1R,который в догеномную эру называлсяExtension (Экстеншн)49. Этот рецептор так заякорен в клеточной мембране, что часть его выступает на поверхность клетки, а часть – в цитоплазму внутри клетки. С наружной частью вступают в химическую связь лиганды. У рецептора Экстеншн

У обычных полосатых котов с белком Агути все в порядке (его кодирует доминантный аллельА). Агути без проблем находит рецептор Экстеншн (доминантный аллельЕ), связывается с ним и отключает его. После этого запускается программа синтеза пигмента по умолчанию (рис. 3–2). На фоне отключенного Экстеншна активизируется белок – транспортер цистеина. Этот белок накачивает в клетку аминокислоту цистеин50. В условиях достаточного количества цистеина запускается синтез феомеланина. В итоге он доверху забивает меланосомы, и волос растет светлым.

Откуда же берутся темные полосы на волосе? В клетке кожи существуют две противоборствующие белковые группировки: одна всеми силами старается поддержать синтез Агути, другая, наоборот, старается этот белок уничтожить. Каждая из группировок с переменным успехом то выигрывает, то проигрывает, поэтому концентрация Агути то растет, то падает (рис. 3–2).

Рис. 3–2.Взаимодействие Агути, α-MSH и Экстеншна обеспечивает переключение между синтезом фео– и эумеланина, благодаря чему вдоль волоса формируются светлые и темные полосы.

Когда Агути мало, то с Экстеншном связывается его второй лиганд – α-MSH (рис. 3–2). В отличие от Агути, α-MSH активирует Экстеншн, и тот изменяет свою форму. На выступающем в цитоплазму конце Экстеншна сидит белок Gsα. Так как конец Экстеншна искривляется, то белок Gsα больше не может удержаться и отваливается. Делать ему теперь нечего, поэтому он идет и донимает своим вниманием другой белок – киназу А. От повышенного внимания белка Gsα киназа А активируется, идет в ядро и там через посредников запускает синтез белков, участвующих в производстве эумеланина, среди которых есть белок Браун. Вдобавок ко всему активированный Экстеншн через белки-почтальоны тормозит работу транспортера цистеина.

Из-за уменьшающегося количества цистеина в меланосомах тормозится синтез феомеланина, а новоприбывший белок Браун с товарищами начинают синтезировать эумеланин. В итоге зрелые меланосомы оказываются набитыми эумеланином, а феомеланина в них мало – отчего формируется темная полоса вдоль волоса. Теперь, разобравшись с нижним уровнем полосатости (полосы вдоль волоса), перейдем к среднему уровню – градиенту от темной спины к светлому животу.

Темный верх, светлый низ, или Средний уровень полосатости

Если внимательно (сверху, снизу и с боков) посмотреть на полосатого кота, то станет ясно, что его живот окрашен гораздо светлее спины. Четкие полоски на голове, спине и боках размываются по мере приближения к животу, а на нем и вовсе исчезают. Почему? Для кошек ответа пока нет, но он есть для собак, а поскольку окраска у всех млекопитающих формируется сходным образом, будем считать, что и у кошек все точно так же (по крайней мере, в отношении окраски живота).

Напомним, что любой ген состоит из двух частей: промотора и кодирующей части. На промоторе буквами-нуклеотидами А, Г, Ц, Т написано: “ЗДЕСЬ НАЧАЛО ГЕНА”. Фермент РНК-полимераза соединяется с промотором, запускает синтез РНК по матрице ДНК и ведет его вплоть до конца гена (терминатора), на котором написано: “ЗДЕСЬ КОНЕЦ ГЕНА”. После этого синтез завершается, и РНК-полимераза уплывает в поисках промотора какого-нибудь другого гена.

Промоторы могут быть временно или навсегда открыты или закрыты. Открытый промотор открыт для РНК-полимеразы. Если промотор определенного гена закрыт, то это значит, что на него насели разные белки-подавители и РНК-полимераза физически не может с ним связаться, не может начать синтез РНК и запустить производство нужного белка.

Собачий генАгутисодержит два промотора51. Один работает (то есть открыт) только в клетках кожи на животе, груди и голове, а другой – на спине и хвосте. Промотор живота всегда открыт для РНК-полимеразы, которая свободно производит много молекул мРНК, которые потом транслируются, образуя много молекул белка Агути. Возникает избыток феомеланина и волосы растут очень светлыми. Промотор спины и хвоста более капризный – он то открыт, то закрыт. РНК-полимераза синтезирует Агути с переменным успехом, что дает шанс эумеланину проявить себя и затемнить спину и хвост.

Теперь вы знаете, что за полосатость нижнего и среднего уровней – то есть неравномерность окраски вдоль волоса и от спины к животу – отвечает генАгути. Нам осталось разобрать последний, верхний уровень – полосатость вдоль тела.

Точки, полосы, разводы – высший уровень полосатости

Разница между светлыми и темными полосами вдоль тела

Раньше считалось, что светлые и темные полосы на теле кошки определяет белок Агути. Якобы в светлых полосах Агути синтезируется больше, чем в темных. Однако потом выяснилось, что пара “Агути – Экстеншн” работает одинаково по всему телу. Меланоциты как в светлой, так и в темной полосе производят одинаковое количество феомеланина. Тогда почему мы видим рисунок у кошек?

Дело в том, что в дополнение к Агути и Экстеншну в меланоцитах работает еще одна пара белков-маляров: лиганд EDN3 (эндотелин 3) и его рецептор EDNRB (эндотелиновый рецептор типа B). Удобоваримых названий для этих белков пока не придумали, поэтому нам придется оставить эти.

Рис. 3–3.Клетки, расположенные в светлых и темных полосах на теле кошки, различаются количеством производимого белка EDN3 и, следовательно, соотношением эу– и феомеланина.

EDN3 – это гормон, который вырабатывается у эмбриона в клетках, расположенных у основания стержня волоса. Связывание EDN3 с EDNRB запускает синтез эумеланина (рис. 3–3). Это происходит, как и почти все в клетке, опосредованно: через белки-почтальоны. Чем больше белка EDN3 в клетке, тем активнее он связывается с EDNRB, тем интенсивнее идет наработка эумеланина и тем темнее полоса.

В светлых полосах белка EDN3 очень мало, поэтому эумеланина образуется совсем немного. Параллельно в тех же самых клетках белок Агути связывается с Экстеншном, и запускается синтез феомеланина. В результате количество желтого пигмента превышает количество черного, и растущие в этих областях волосы получаются светлыми.

В темных полосах белка EDN3 очень много, синтез эумеланина идет интенсивно. Белок Агути все так же связывается с Экстеншном, но количество эумеланина во много раз перекрывает количество феомеланина: растут темные волосы.

Так формируется разница в цвете между светлыми и темными полосами. Возникает логичный вопрос: а как клетки знают, в какой полосе они находятся и сколько им нужно синтезировать EDN3? Тут нам с вами понадобится модель Тьюринга.

Общая модель Тьюринга

Алан Тьюринг был последним энциклопедистом. Его работы оставили неизгладимый след в математике, логике, философии науки, информатике, криптологии и теоретической биологии. Широкой публике он известен как расшифровщик немецких секретных кодов во время Второй мировой войны и творец машины Тьюринга, которую можно считать предтечей современных компьютеров. Тьюринг стоял у колыбели искусственного интеллекта. Он нашел строго формализованный ответ на вопрос “Может ли машина мыслить?”, предложив знаменитый тест Тьюринга:

Но нам Тьюринг особенно дорог тем, что на кончике пера нашел ответ на вопрос о том, как леопард получил свои пятна, зебра – свои полосы, а коты – все это и вдобавок еще букву “М” на лоб и мимические полоски на щеки.

Алан Тьюринг придумал простую модель образования пятен и полос (паттернов) на теле животных. Пусть есть молекулы-морфогены – активатор и ингибитор. Активатор запускает синтез пигмента, а ингибитор этот синтез подавляет. Морфогены диффундируют через ткани животного и взаимодействуют друг с другом. Если морфогены диффундируют с разной скоростью, то неизбежно возникают островки с различными их концентрациями. Районы с высокой концентрацией активатора становятся темными. Те же, в которых много ингибитора, остаются светлыми.

Давайте для наглядности представим, что молекулы активатора – это зайцы, а молекулы ингибитора – волки (рис. 3–4). Зайцы быстро размножаются, но предпочитают жить там, где родились, и неохотно заселяют новые территории. Волки размножаются медленнее, но совершают большие миграции в поисках пищи.

Если в каком-то участке леса появляются зайцы, они начинают быстро размножаться. Плотность зайцев в этом месте резко увеличивается. Когда вся трава съедена, они начинают постепенно перебираться жить в близлежащие участки леса. Где есть зайцы, там появляются и волки. Волки быстро съедают всех зайцев, а те, кому зайцев не досталось, убегают подальше в лес искать других зайцев. Те участки леса (клетки кожи), где была съедена трава, становятся темным пятном. А те участки леса, куда прибежали голодные волки и не дали расплодиться зайцам и где поэтому трава осталась нетронутой, остаются светлой областью.

Рис. 3–4.Образование полос и пятен у кошек по теории Тьюринга.

Если система “заяц – волк” функционирует на узкой площади (например, хвост), то вместо пятен получаются полоски. Если заяц бегает немного быстрее, то одна группа зайцев может успеть забежать за границы своего изначального места обитания и слиться с другой группой зайцев до того, как их всех съедят волки, и значит, темные пятна будут большими.

Модель, конечно, красивая, но слишком простая. Если бы все было так просто, то вместо стройных и симметричных тигровых полос мы бы получали на теле кошки месиво из хаотично разбросанных клякс. По-видимому, зайцы и волки не могут разбегаться, куда им вздумается, и существуют определенные коридоры, по которым они могут бежать.

Модель Тьюринга на кошках

У кошек гены-зайцы и гены-волки работают во внутриутробном развитии – на 7–8-й неделе беременности. После того, как полосы на теле сформированы, их форма больше никогда не изменится. Несмотря на то, что Тьюринг предложил свою модель “заяц – волк” еще в 1952 году, найти те самые гены оказалось не так-то просто. Генетика формирования рисунка кошки была частично выведена из тумана только в 2021 году52,когда наконец были сброшены маски с зайцев и волков и мы узнали о реальных генах, которые за этими масками скрывались.

Наиболее интересный среди них – это ген-волкDKK4, илиTicked (Тикинг). Его нормальный аллельtiкодирует белок, который является лигандом. После синтеза Тикинг экспортируется из клетки и связывается со своим рецептором, расположенным в мембране соседней клетки (рис. 3–5). Это связывание говорит клетке, что она находится в светлой полосе и что EDN3 ей нужно синтезировать мало. Так формируется светлая область шкурки. Те клетки, куда Тикинг не дошел, понимают, что они находятся в темной полосе и что нужно синтезировать много EDN3. Так формируется темная часть шкурки.

Рис. 3–5.По наличию или отсутствию белка Тикинг меланоцит определяет, в какой полосе находится – светлой или темной.

Так как белок Тикинг синтезируется на экспорт, то на одном конце он маркируется красным флажком – короткой специальной последовательностью из аминокислот, чтобы клетка не потеряла его среди всех остальных белков. Эта последовательность как паспорт для экспорта, в котором сказано, что белок нужно транспортировать ИЗ клетки, и никак иначе. Когда Тикинг доставляют к клеточной мембране, то специальные ферменты – сигнальные пептидазы – исполняют роль таможенников. Они отрезают красный флажок, тем самым ставя штамп в паспорте, что груз отправлен и работа выполнена.

После этого зрелый белок Тикинг проходит через канал в клеточной мембране и оказывается за пределами клетки, оставшийся внутри красный флажок успешно расщепляется на аминокислоты, которые идут на постройку следующего белка.

Полосатый, пятнистый, мраморный

У домашних кошек описано несколько рисунков. Из них наиболее часто встречающийся –полосатый(вкл., илл. 7, 17, 18). Его еще называют тигровым, или макрелевым. Считается, что он достался домашним кошкам от предка – степного кота. Его дикие потомки до сих пор бегают по степям, и все они либо полосатые, либо пятнистые, либо полосато-пятнистые. В ходе одомашнивания некоторые наши кошки обрели мраморную окраску, при которой стройные тигровые полоски расползаются, становятся толстыми и причудливо извитыми (вкл., илл. 6, 20, 24).

Что же определяет форму полос? Взаимодействие белка Тикинг с его рецепторами разделяет поверхность тела на светлые и темные полосы. Чисто теоретически, если ускорить транспортировку Тикинга и других белков-волков, то они будут успешнее подавлять синтез белков-зайцев. Это приведет к небольшим отдельно расположенным островкам зайцев, которые не успеют соединиться друг с другом в полоску, и возникнет пятнистая окраска (вкл., илл. 8).

Обратную ситуацию мы ожидаем при замедлении транспортировки Тикинга. При этом зайцам будет предоставлена большая свобода и отдельные их островки не только соединятся друг с другом, но еще и захватят новые территории, и полоски станут толстыми и причудливыми.

Это все были наши теоретические выкладки. А что известно на практике? Про пятнистую окраску пока ничего не известно. Скорее всего, существует несколько генов-модификаторов, ускоряющих либо тормозящих работу Тикинга, каждый из которых оказывает лишь небольшое влияние.

Про мраморную окраску известно гораздо больше. В середине XIX века, когда многие кошачьи породы только создавались, тогдашние котоводы заметили необычных мраморных кошек и стали активно отбирать их для скрещиваний. В результате мраморная окраска быстро распространилась среди породистых кошек. Первое, что выяснилось почти сразу, так это характер наследования. Мраморная окраска – рецессивный признак53.

В 2006 году стало известно, что ген, мутация в котором приводит к мраморной окраске, находится на хромосоме В154. Спустя шесть лет нашли и сам ген – этоTAQPEP,илиTabby (Тэбби). Нормальный аллельTaкодирует белок – трансмембранную аминопептидазу Q, формирующую канал, по которому перемещаются различные вещества в

Известны три мутации в генеТэбби,все они рецессивные и обозначаются какtab. Все три мутации приводят к образованию стоп-кодонов в одном из 20 с лишним экзонов генаТэббии в результате к синтезу укороченного мутантного белка55. Даже укороченный Тэбби продолжает героически выполнять свою функцию, вот только по образованному им корявому каналу все вещества, включая Тикинг, передвигаются медленнее, чем обычно. В результате отдельные группы белков-зайцев успевают встретиться и слиться друг с другом, а стройные тигровые полоски превращаются в мраморные загогулины.

У кошек абиссинского окраса нет различимого рисунка. А все из-за того, что в месте отрезания от Тикинг красного флажка произошла доминантная мутацияTi. Таможенники (сигнальные пептидазы) не распознают поддельный паспорт и ничего не отрезают. Целый и неразрезанный белок Тикинг слишком большой, чтобы протиснуться в канал и выйти из клетки. Он застревает внутри, как Винни-Пух в кроличьей норе. В результате никто не инструктирует соседние клетки о том, в какой полосе они находятся, полосы не формируются и все тело оказывается красиво и почти гомогенно окрашено (вкл., илл. 1, 4, 9, 15).

Это значит, что абсолютно не важно, какой белок Тэбби присутствует в клетке, нормальный или мутантный, окраска у кошки все равно будет абиссинской. Явление, когда работа одного гена зависит от работы другого гена, генетики называют“эпистаз”. ГенТэббиработает только у кошекti/ti,то есть, другими словами, генТикингэпистатиченпо отношению к генуТэбби.

Мраморным окрасом могут похвастаться не только домашние кошки, но еще и гепарды. Мраморного гепарда впервые сфотографировал британский майор Купер в сентябре 1926 года. Британский зоолог Поукок Реджиналд написал по этому поводу краткую заметку в лондонский журнал под названием “Описание нового вида гепарда”56. Небывалое создание назвали королевским гепардом. Позже выяснилось, что королевский гепард – это не отдельный вид, а гомозигота по рецессивной мутации в генеТэбби. Мутация эта обусловлена встройкой лишнего нуклеотида в 20-й экзон генаТэбби.Как вы помните, каждая аминокислота в белке кодируется тремя нуклеотидами, поэтому добавление или удаление любого числа нуклеотидов, не кратного трем, приводит к полному изменению аминокислотной последовательности белка, начиная с того места, где произошла мутация. У мутантных гепардов белок Тэбби нормальный, за исключением конца, где начинается полная бессмыслица, но даже этого кусочка достаточно, чтобы работа всего белка оказалась нарушена.

Не-агути коты

Многие люди опасаются черных кошек, будто они приносят неудачу или являются пособниками врага рода человеческого. Если отбросить эти антинаучные суеверия, то факт заключается в том, что черные кошки, по сравнению со всем остальными, проводят в приютах больше времени, прежде чем обрести новый дом57. Не любят люди черных кошек. Откуда же растут ноги у чернокотофобии?

Психологи набрали сотню добровольцев и показали каждому 10 фотографий черных котов и 10 – нечерных58. Каждому коту добровольцы должны были поставить баллы от 1 до 5 за (а) дружелюбие этого кота, (б) его агрессивность. По той же шкале они должны были оценить (в) собственное желание завести такого кота у себя дома и (г) свою способность прочитать его настроение по выражению его лица[27]. В свою очередь, исследователи оценивали добровольцев: их религиозность, суеверность и ксенофобность.

Оказалось, что ни религия, ни суеверия, ни расовые предрассудки не играют никакой роли в выборе питомца. Причина, по которой черным кошкам трудно найти свой дом, заключается в том, что они не полосатые. Обводки вокруг глаз и носа, полосочки на кошачьих лицах открывают дорогу человеческой эмпатии, позволяя людям понимать – чувствовать! – эмоциональное состояние котов. У черных котов нет полосок, и поэтому их чувства и намерения остаются для людей загадкой (и угрозой?). То есть главная экзистенциальная проблема черных котов не в том, что они черные, а в том, что они неполосатые!

Мы рассказали вам, как колебания в концентрации Агути приводят к полосатости отдельных волосков у агути-котов. У мутантов по генуАгутиникаких полос нет. Вообще никаких. Черные и поэтому не полосатые (не-агути[28]!) кошки – это гомозиготы по рецессивной мутацииа.У них в самом начале кодирующей части генаАгутиутрачены два нуклеотида59.

Вы уже знаете, что потеря или добавление любого числа нуклеотидов, не кратного трем, приводит к синтезу бессмысленного белка. Мутантный белок Агути не способен связаться с белком Экстеншн, поэтому после синтеза он какое-то время плавает в цитоплазме клетки, а потом белки-расщепители разбирают его на кирпичики, которые идут на постройку других белков, в том числе и мутантного Агути, и цикл повторяется. Ничто, кроме белка Агути, не может выключить рецептор Экстеншн и тем самым активировать белок – транспортер цистеина. Без него меланосомам неоткуда взять цистеин для синтеза феомеланина. Они могут синтезировать только эумеланин, что окрашивает волос в равномерный черный цвет.

Черные пантеры[29]

Меланизм (потемнение окраски) – это частое явление среди млекопитающих. Среди кошачьих темная окраска описана у 8 из 41 вида (домашняя кошка, ягуар, ягуарунди, леопард, азиатская золотая кошка, южная тигровая кошка, онцилла и пампасская кошка). У всех восьми видов она возникла в результате мутаций в генахАгутиилиЭкстеншн. Но каждая мутация уникальна для каждого из этих видов. Каждый из них, включая наших домашних кошек, “изобрел” свой собственный меланизмde novo,а не унаследовал от общего предка.

Черные леопарды и ягуары

Черные леопарды и черные ягуары внешне похожи, но к их черноте привели мутации в двух разных генах.

У черных леопардов так же, как и у черных домашних котиков, произошла рецессивная мутация в начале генаАгути60. Замена одной буквы на другую привела к образованию стоп-кодона и синтезу укороченного и бесполезного белка.

У черных ягуаров произошла доминантная мутация в генеЭкстеншн. Пятнадцать букв просто исчезли, а вместе с ними – пять аминокислот из белка59. Эти пять аминокислот располагались в том конце белка Экстеншн, который торчит из клетки и с которым связываются Агути и α-MSH. В результате этой потери кончик белка Экстеншн изгибается так, как будто с ним связался α-MSH, хотя на самом деле ни Агути, ни сам α-MSH не в состоянии сесть на искривленный мутантный Экстеншн. Практически без остановок клетка получает сигналы синтезировать как можно больше эумеланина, что окрашивает шерсть ягуаров в черный цвет.

Угольно-черные бенгалы

У домашних кошек известна только одна меланистическая мутация не-агути –а. Угольно-черные бенгалы, о которых мы хотим вам рассказать, – это гибридная порода, полученная от скрещивания домашних кошекFelis catusс диким бенгальским котомPrionailurus bengalensis. Подробнее про историю бенгальских кошек и других кошачьих гибридов мы

Современные бенгалы не очень много унаследовали от своего дикого родителя – всего 5% генома, тогда как остальные 95% достались им от домашних кошек61. Однако в эти пять процентов попала квинтэссенция бенгалов, ради которой весь этот эксперимент и затевался, – экзотичная окраска в виде леопардовых розеток.

Угольная окраска – это сильно затемненная стандартная окраска с розетками, но до полностью черных кошека/аона не дотягивает. В чем же причина? Оказалось, что такая окраска возникает из-за несовместимости между “диким” аллелемАPbeгенаАгути,унаследованным от дикого бенгальского кота, и преимущественно “домашним” геномом бенгальских кошек62.

Вы уже знаете, что все гены в геноме находятся под контролем различных регуляторных районов и белков. Для начала синтеза РНК с какого-либо гена необходимо, чтобы РНК-полимераза распознала промотор и села на него. А если весь ген, включая его промотор, пришел из другого вида? Тут все будет зависеть от того, насколько последовательность “дикого бенгальского” промотора отличается от “домашнего”. “Домашняя” РНК-полимераза не может нормально распознать “дикий” промотор аллеляАPbe,поэтому он плохо транскрибируется и феомеланина синтезируется гораздо меньше нормы.

Давайте раскрасим бенгалов в зависимости от их генотипа. Всего одной копии домашнего доминантного аллеляАдостаточно, чтобы бенгалы окрасились в стандартные черные розетки на желтом фоне (то есть стандартные бенгалы – этоА/А, А/аиА/АPbe). Бенгалыа/а– это типичные черные пантеры – полностью черные особи с еле уловимыми силуэтами розеток. КошкиАPbe/АPbeиАPbe/а– это те самые угольные бенгалы. Несовместимость из-за наличия у домашних кошек “дикого” аллеляАPbeприводит к формированию уникальной угольной окраски.

Причинами меланизма у млекопитающих часто являются мутации в двух генах:АгутииЭкстеншн. В отличие от мутаций вАгути,все из которых рецессивные и приводят исключительно к меланизму, мутации вЭкстеншнмогут привести к двум разным результатам. Доминантные мутации отражают связывание Экстеншна с α-MSH, что вызывает усиленный синтез эумеланина и меланизм, тогда как рецессивные мутации отражают связывание Экстеншна с Агути, приводя к усиленному синтезу феомеланина. Про мутациюАгутиу домашних кошек мы с вами уже поговорили. Доминантных мутаций генаЭкстеншну них нет ни одной, зато рецессивных – хоть отбавляй.

Ген Экстеншн и золотая лихорадка

янтарные норвежские кошки

В 1992 году среди популяций норвежских лесных кошек стали находить странных созданий с типичными тигровыми и мраморными полосками. Однако сами полосы были не черные на желтом, а янтарные на светло-желтом. Такую окраску назвали “амбер” (от англ.amber– “янтарный”). Оказалось, что виновником такой причудливой окраски стала рецессивная точечная мутацияeв генеЭкстеншн. У мутантного белка-рецептора изменилась форма той части, которая торчит на поверхности клетки. С ней должен взаимодействовать белок Агути, но не может, потому что рецептор изменен63.

Мутантный рецептор начинает сходить с ума от одиночества и всеми силами старается делать вид, что все нормально. Он начинает вести себя так, как будто Агути все-таки связался с ним, и усиленно сигнализирует белку-транспортеру, чтобы тот накачивал в клетку как можно больше цистеина для производства феомеланина.

Феомеланина получается гораздо больше, чем в норме. Его избыток осветляет “дикие” цвета: светлые полосы становятся еще более светлыми и золотистыми, а темные – янтарными. Интересно, что при рождении кошкиe/eпохожи по окрасу на кошекЕ/_, но с возрастом цвета их шкурки осветляются. Возможно, это происходит потому, что избыток феомеланина накапливается с годами. Поскольку мутантный Экстеншн не в состоянии реагировать на Агути, то по фенотипу кошкиА/_ e/eиa/a е/еоказываются почти одинаковыми.

У человека описано довольно много мутаций в генеЭкстеншн.Эти мутации изменяют соотношение эу– и феомеланина в меланосомах. У носителей этих мутаций рыжие волосы и осветленная кожа64. Эумеланин служит физическим барьером для ультрафиолета и препятствует его проникновению в более глубокие слои кожи65. У жителей жарких стран, как правило, более смуглая кожа из-за большей концентрации эумеланина. Считается, что феомеланин гораздо хуже справляется с поглощением УФ-лучей. К тому же он менее стойкий, чем эумеланин, и легко разрушается под избыточным действием солнечного света66.

Ультрафиолетовое излучение опасно тем, что оно вносит зачастую непоправимые мутации в ДНК. У клетки, которая не справилась с починкой поврежденной ДНК, есть два варианта действия: либо пожертвовать собой ради блага всего организма и самоуничтожиться, либо стать раковой клеткой и жить вечно. Именно поэтому бледнокожие рыжеволосые люди с мутациями в генеЭкстеншннаходятся в группе риска развития рака кожи – меланомы. К счастью, у янтарных норвежских котов меланома не возникает, скорее всего, потому, что их кожа защищена плотным шерстным покровом[30].

медные бурманские кошки

Золотая окраска возникла и в других породах. В 2007 году в Новой Зеландии родился первый бурманский котенок золотого окраса. Котенка назвали Молли Ту (англ.Molly Too), а окраску – “рассет” (от англ.russet– “красновато-коричневый, медный”)67. Окраска рассет была вызвана рецессивной мутациейerв локусеЭкстеншн. Мутацияer– это делеция трех нуклеотидов, которая привела к потере аминокислоты фенилаланина. Как вы помните, каждую аминокислоту в белке кодируют три нуклеотида в ДНК. Добавление и удаление любого количества нуклеотидов, не кратного трем, часто ведет к катастрофическим последствиям в геноме, тогда как потеря числа таких нуклеотидов, кратного трем, вероятно, приводит к более терпимым последствиям. К счастью для Молли Ту, потерялось именно три нуклеотида.

Утерянный фенилаланин находился в той части белка, которая пронизывает мембрану. У кошекer/erс наружной и внутренней частями Экстеншн все в порядке. При генотипеА/_ Агути садится на рецептор, при генотипеа/а– не садится. Вот только из-за потери фенилаланина белок Экстеншн теряет свою эластичность и больше не может изменять свою форму. Белочек Gαs продолжает преспокойненько сидеть на внутреннем конце Экстеншн даже в случае, если Агути сел на рецептор. Белок-транспортер никто не запугивает, и он активно накачивает в клетку цистеин – субстрат для производства феомеланина.

Так как наличие/отсутствие Агути мало на что влияет, то бурманские рассетыA/_ er/erиa/a er/erвыглядят почти одинаково. Так же, как и норвежские лесные, золотые бурманские кошки с возрастом становятся все более золотыми.

сердоликовые курильские бобтейлы

Еще один вариант золотого окраса появился у курильских бобтейлов. Это относительно редкая и малоизвестная в мире порода, выведенная в России в конце XX века. Ее особенностью, как следует из названия (от aнгл.bobtail– “обрезанный хвост”), является короткий хвост-помпон. В начале 2000-х годов среди курильских бобтейлов стали рождаться золотые котята. После амбера у норвежских лесных и рассета у бурманских кошек российские заводчики курильских бобтейлов решили дать свое название новому окрасу – “сердолик”

История о том, как исследовали эту мутацию, весьма драматична и поучительна. Впервые ее обнаружила российская коммерческая лаборатория “Зооген”. Оказалось, что 30 (!) нуклеотидов в генеЭкстеншнбыло утеряно, что теоретически должно приводить к потере 10 аминокислот в белке. Если у бурманских золотых кошекer/erпотеря одного только фенилаланина уже приводит к золотому окрасу, то потеря 10 аминокислот у курильских бобтейлов делает последних почти абсолютно рыжими. Вероятно, у кошекec/ecформа Экстеншн уже настолько испорчена, что поток цистеина в клетку ничто не ограничивает, и феомеланина синтезируется целое море. Кстати, котоводы научились отличать агути и не-агути среди золотых курильских бобтейлов. Знаете как? По подусникам[31]. У агути они высветлены, а у не-агути равномерно окрашены.

“Зооген” решил не прятать подобное открытие, поэтому написал статью и отправил ее в российский журнал “Генетика”. Этот выбор стал роковым для “Зоогена”. Журнал “Генетика” всем хорош, кроме одного: весь процесс в нем от получения рукописи статьи от авторов до его публикации может затянуться на полгода, а то и больше.

Дальше следите за хронологией. В феврале 2019 года журнал “Генетика” получает статью от “Зоогена” с описанием новой мутации в генеЭкстеншну курильских бобтейлов. В июне 2019 года в журнале принимают решение, что эту работу нужно опубликовать. Все хорошо, но уже 30 июля 2019 года в британском журналеAnimal Geneticsвыходит работа двух французских ученых – догадайтесь сами о чем. О той же самой мутации у курильских бобтейлов68! О том, что российские заводчики курильских бобтейлов уже дали название новому окрасу, эти французские ученые, конечно же, не знали, поэтому придумали ему свое – “камедь” (англ.copal). А статью “Зоогена” опубликовали только в феврале 2020 года69.

Из-за того, что первооткрывателем обычно считается тот, кто первым успел опубликовать свою работу, новый окрас курильских бобтейлов теперь известен всему миру как камедь, а мутация получила обозначениеec. Вот так бюрократические рифы потопили лодку научного открытия.

солнечные сибирские кошки

Несмотря на то, что у млекопитающих золотая окраска обычно связана с мутациями в генеЭкстеншн,одним этим геном дело не ограничивается. В начале 2000-х на кошачьих выставках стали появляться сибирские[32] кошки золотой окраски. По традиции окраске дали отдельное название – “саншайн” (от англ.sunshine– “солнечный свет”).

Солнечные сибиряки бывают двух видов: просто солнечные и очень-очень солнечные. У просто солнечных сибиряков “стандартные” цвета осветляются с черного до каштанового и с желтого до светло-желтого. У очень солнечных сибиряков темные тона в окраске почти отсутствуют. Темные полосы окрашены в темно-рыжий цвет, а светлые полосы осветлены настолько, что на груди и животе они практически белые.

В 2021 году группа французских ученых раскрыла тайну просто солнечных сибиряков. Они описали рецессивную мутациюwbSIBв генеCORIN,который в догеномную эру назывался геномWideband (Широкой полосы)70. Название “генШирокой полосы” говорит само за себя: у золотых сибирских кошек в волосе почти отсутствует полосатость, так как почти весь его стержень, за исключением темного кончика, становится светлым.

Помните, мы рассказывали, что синтез белка Агути в клетке происходит с перерывами, за счет чего в волос поступает то фео–, то эумеланин, и тот становится полосатым? Нормальный аллельWbкодирует трансмембранную сериновую пептидазу, которая подавляет активность белка Агути. Это неудивительно, ведь белок Широкой полосы относится к мафиозному клану, который пытается разрушить Агути. Этому клану противостоит клуб фанатов Агути, которые самоотверженно пытаются его защитить. Так как сам белок Широкой полосы сидит в мембране и никуда передвигаться не может, он через белков-почтальонов передает Агути черную метку. Эту метку видят специальные белки-киллеры, которые выслеживают обреченных и уничтожают их. Вот такая клеточная система заказных убийств.

У кошекWb/_ силы двух группировок (за и против Агути) равны, поэтому с переменным успехом то одним, то другим удается достичь своей цели. У сибирских солнечных кошекwbSIB/wbSIBв генеШирокой полосыв позиции 2383 цитозин заменен на тимин. Это приводит к замене аминокислоты аргинина в 795-й позиции в белке на цистеин. В составе цистеина содержится сера, которая способна образовывать ковалентную связь с атомом серы из другой серосодержащей аминокислоты. В норме с помощью таких связей белковая цепь сворачивается в клубочек, который выглядит как беспорядочный моток ниток. На самом деле форма клубочка строго запрограммирована и оптимально подходит для выполнения функций конкретного белка. Если ковалентные связи образуются там, где их быть не должно, то это приводит к неправильному сворачиванию белковой цепи. В зависимости от того, насколько форма белкового клубочка отличается от нормальной, такой белок либо хуже выполняет свою работу, либо вообще не способен с ней справиться.

У солнечных сибирских кошекwbSIB/wbSIBбелок Широкой полосы часто промахивается в установлении черных меток на белок Агути. Из-за этого Агути живет дольше и желтые полосы в волосе становятся шире, приводя к золотой окраске (рис. 3–6).

Как же тогда получаются очень солнечные сибиряки? У них Агути еще более живучий за счет еще более дефектного белка Широкой полосы. Это приводит к непрерывной выработке феомеланина, пока запасы цистеина – ключевого “строительного материала” для этого пигмента – не истощаются в клетке.

Это похоже на работу принтера, который продолжает печатать, несмотря на заканчивающиеся чернила: волос продолжает расти, но из-за дефицита цистеина синтез феомеланина постепенно снижается. В результате основание каждого волоса становится почти бесцветным.

Мутация, превратившая сибиряков в очень солнечных, получила названиеwbeSIB(от англ.extreme Siberian(eSIB) – “экстремальный сибирский”)71. Она приводит к замене аминокислоты цистеина на тирозин в белке. Отсутствие цистеина означает отсутствие ковалентной связи, что, в свою очередь, ведет к неправильному сворачиванию белка.

Рис. 3–6.При стандартной окраске(Wb/_)светлые и темные полосы вдоль волоса чередуются. У солнечных сибирских кошек (wbsib/wbsib) белок Агути дольше активен в клетке, и формируется одна широкая светлая полоса.

золотые британские кошки

Если вы еще не устали от золотых кошек, то вот вам еще одна порода –британская. Золото в этой породе обеспечено еще одной рецессивной мутацией в генеШирокой полосы[33]. Британская мутацияwbBSH– это замена цитозина на тимин, которая создает стоп-кодон в соответствующей мРНК72. Так же, как и у сибирских кошек, у британских кошекwbBSH/wbBSHАгути дольше остается связанным с Экстеншн, что приводит к усиленному синтезу феомеланина и формированию широкой светлой полосы вдоль волосков.

Оттенки золота у британцев зависят от комбинации аллелей в генеШирокой полосы. Оказалось, что все гомозиготыwbBSH/wbBSHимеют теплые абрикосовые оттенки шубки (вкл., илл. 4). При этом у некоторых из них широкая полоса такая широкая, что волоски в области грудки,

золотые, белые и снежные тигры

Мутации в генеШирокой полосыописаны не только у сибиряков и британцев, но еще у тигра и мыши. Писать о сходстве кошки и мыши нам не хочется, зато сходство кошки и тигра выглядит более привлекательным. Тигры бывают не только оранжевыми в черную полоску, но еще и золотыми (привет домашним кошкам!), белыми в черную полоску и белыми в белую полоску (их еще называют снежно-белыми).

Золотые тигры – это светло-оранжевые тигры в темно-оранжевую полоску. Они стали такими благодаря рецессивной мутацииwbв уже знакомом нам генеШирокой полосы73. У таких тигров в позиции 587 гистидин заменен тирозином. Мутантный белок так же, как у сибирских и британских кошек, становится никудышным киллером, что продлевает жизнь белку Агути и увеличивает количество феомеланина в окраске.

Белые тигры с черными полосками возникли благодаря рецессивной мутацииwв генеSLC45A2 (член2семейства45растворенных переносчиков– что бы это ни значило). В догеномную эру генSLC45A2 назвалиWhite[34], а его нормальный аллель –W. Белок SLC45A2 пронизывает мембрану меланосом и формирует канал, по которому различные вещества перемещаются в меланосомы и из них. Среди этих веществ есть и ионы водорода, так что можно сказать, что белок SLC45A2 регулирует pH в меланосомах.

У белых тигров одна аминокислота в белке SLC45A2 заменена другой аминокислотой (мутацияw), что привело к искривлению канала, по которому вещества стали перемещаться с некоторой задержкой. Скорее всего, подобная задержка приводит к изменению pH в меланосомах. Вероятно, ферменты, участвующие в синтезе феомеланина (но не эумеланина), более чувствительны к такому изменению, что приводит к остановке синтеза феомеланина и окрашиванию тигровой шубы в белый цвет.

Белые тигры очень редко встречаются в природе, но зато их относительно много в неволе. Почти все эти тигры – потомки одного-единственного белого бенгальского тигра по кличке Мохан (англ.Mohan), пойманного в 1951 году в Индии.

Итак, теперь вы знаете, что у обычных рыжих тигров в черную полоску генотипW/_ Wb/_, у золотых тигров генотипW/_ wb/wb,а белые тигры – этоw/w Wb/_. Кто же такие снежно-белые тигры в белую полоску? Это двойные рецессивные гомозиготыw/w wb/wb73. У таких тигров мутацияwостанавливает синтез феомеланина, а мутацияwbподавляет синтез эумеланина. В результате тигры получаются почти полностью белыми.

Рыжие счастливчики

Все описанные выше оттенки рыжего – золотые, солнечные, очень солнечные, сердоликовые, медные и т. д. – недавно возникшая экзотика, которая продается за дурные деньги. Что же наши родные наглые рыжие морды, которых полно в каждой подворотне?

Они живут рядом с нами не одну сотню лет, но до недавнего времени генетики не понимали, отчего они рыжие. Мы знали, что есть некий ген под кодовым именемОранж(от англ.Orange– “красный”, или “рыжий”), что он располагается на Х-хромосоме и что его мутантная версия (доминантный аллельО) окрашивает котов полностью, а кошек – когда полностью, а когда и лоскутками в рыжий цвет (вкл., илл. 9). Однако что именно делает этот ген и почему его мутация приводит к рыжей окраске, мы не знали до ноября 2024 года, когда с разницей в один день в открытом доступе появились сразу две статьи от двух разных групп исследователей, открывших генетические причины кошачьей рыжести. Чуть позже эти две работы опубликовал в одном и том же номере престижный журнал “Современная биология” (англ.Current biology)74, 75.

Оказалось, что загадочный генОранж– этоARHGAP36[35]. У рыжих и черепаховых кошек из Х-хромосомы пропал целый кусок ДНК недалеко от генаОранж. Из-за этого граничащие с ним районы оказались рядом друг с другом, хотя в норме они рядом быть не должны. Есть две гипотезы, к чему это могло привести. Либо у генаОранжвозник новый энхансер, либо утерянный кусок был его репрессором. В результате активность генаОранжповысилась в 13 раз (!) в меланоцитах, и только там.

Как мы писали в предыдущей главе, весь процесс синтеза пигмента – это каскад, где один белок активирует следующий, и так по цепочке сигнал доходит до меланосом, где запускается синтез эу– или феомеланина. У обычных кошеко/ов меланоцитах белка Оранж почти нет, а то небольшое количество, что есть, занимается разрушением киназы А. Так как белка Оранж в меланоцитах мало, полностью он киназу А разрушить не может, поэтому сигналы от Экстеншн до меланосом все равно доходят и эумеланин все равно синтезируется (рис. 3–7).

При увеличении количества белка Оранж в 13 раз шансов на то, что черный пигмент будет синтезироваться, почти не остается. Оранж начисто уничтожает свою мишень, на чем каскад поворачивается в сторону синтеза феомеланина, и кошки становятся ослепительно рыжими.

Откуда же берутся полосы на рыжем окрасе? Вы уже знаете, что разницу между светлыми и темными полосами создает пара белков – EDN3 и EDNRB. Лиганд EDN3 связывается с рецептором EDNRB, и через белки-почтальоны они сигнализируют меланосоме, что ей нужно синтезировать эумеланин. Среди этих белков-почтальонов нет киназы А, которую разрушает Оранж, поэтому сигналы от EDN3 – EDNRB даже у рыжих кошекО/_ доходят до меланосом. Однако у кошекО/_ синтезируемый эумеланин перекрывается большим количеством феомеланина, поэтому, хотя у таких кошек светлые и темные полосы хорошо различимы, их цвет становится рыжим.

Рис. 3–7.У нерыжей кошки (о/о) сигналы от Экстеншна через киназу А доходят до ядра, и запускается синтез эумеланина. У рыжей кошки(О/_)большое количество белка Оранж разрушает киназу А, и запускается синтез феомеланина.

Итак, теперь вы все знаете про рыжих кошек и котов. Откуда берутся черепаховые кошки, вы узнаете в главе 8. Нам осталось разобрать последний аспект котовой рыжести. Их необыкновенную удачу.

Как мы писали, в норме белка Оранж в меланоцитах очень мало. Это оттого, что его основное место работы находится не в меланоцитах, а в эндокринных органах, таких как надпочечники, гипоталамус и гипофиз. Пока не совсем ясно, чем он там занимается, но повышенная активность Оранжа в этих органах у человека может приводить к раку и прочим неприятностям. Как видите, кошкам сильно повезло, что аллельОнаградила их только рыжим мехом, никак не затронув здоровье.

Шоколадные и коричные коты

От золотых и рыжих котов давайте плавно перейдем к шоколадным и коричным. Они такие красивые потому, что у них черного пигмента эумеланина синтезируется меньше положенного. Их меланосомы не могут “дозреть”, то есть полностью заполниться эумеланином, и в таком немного пустоватом виде они поступают в кератиноциты, разводя черный цвет до шоколадного (вкл., илл. 13, 23).

Это происходит из-за дефекта

Рецессивная мутацияbпривела к тому, что интрон 6 генаБраунначинается не с ГУ, а с АУ. Белки-ножницы не распознают АУ, но зато распознают ГУ в середине интрона 6. Из-за этого первые 51 или 54 нуклеотида (у разных котов по-разному) из интрона 6 попадают в последовательность мРНК. Синтезируемый мутантный белок Браун оказывается на 17–18 аминокислот длиннее, что снижает его работоспособность.

Итак, кошки бывают черными, шоколадными, а еще… коричными! Коричная (иногда встречается английское название – “циннамон”,cinnamon) – это красно-коричневая кошачья окраска (вкл., илл. 12). Она похожа на шоколадную, но светлее. Помните абиссинскую кошку по кличке Корица из главы 1? Так вот, имя у нее соответствует окраске. Ее причиной стала рецессивная мутацияb1в генеБраун. В экзоне 2 в позиции 298 цитозин заменен на тимин, что приводит к возникновению стоп-кодона. Белок оказывается длиной в 99 аминокислот вместо положенных 537. Разумеется, такой маленький белочек не может завершить синтез эумеланина. Взаимодействие аллелей генаБраунследующее:B>b>b1.

Как мы сказали, фермент – продукт генаБраун,– работает на последней стадии синтеза эумеланина, однако завершить синтез способна и сама тирозиназа. В этом кроется секрет того, почему у кошекb/bиb1/b1исчезает не весь эумеланин. У кошекb/bмутантный фермент очень плохо, но все же справляется со своей работой, поэтому они получаются такими темными. У кошекb1/b1этот фермент вообще не работает, однако благодаря тирозиназе сколько-то эумеланина все же накапливается в меланосомах, поэтому такие кошки отличаются по цвету от рыжих кошекО/_.

Так как в синтезе феомеланина Браун не нужен, то мутацииbиb1не оказывают никакого эффекта на его производство. Рыжие кошкиb/b O/_ такие же ослепительно рыжие, как иВ/_ O/_.

Серебряные кошки

Если есть золотые кошки, то просто обязаны быть и серебряные[36]! Доминантная мутация серебряной окраски – генСеребро,илиИнгибитор меланина(символI), – известна давно. Как мы знаем, коты становятся золотыми из-за избытка феомеланина и недостатка эумеланина в шерсти. Очевидно, что серебряным котам должно не хватать феомеланина. Судя по всему, его у них вообще нет. У серебряных котов вдоль волоса чередуются темные и светло-серые, местами белые, полоски. Создается впечатление, что из таких котов кто-то разом высосал все краски, и цвет их шубки резко стал монохромным (вкл., илл. 6, 10).

В отличие от золотой окраски, которая завязана на взаимодействии Агути и Экстеншн и, соответственно, никак не проявляется у не-агути котов, серебряная окраска может быть как у агути, так и у не-агути[37]. Последнее указывает на то, что Агути и Экстеншн тут, по-видимому, ни при чем.

Как генСереброблокирует синтез феомеланина, мы до сих пор не знаем. Хотя тест на эту мутацию появился еще в 2023 году. Мы не знаем на что, на какую последовательность нацелен этот тест. Его разработчики, коммерческая лабораторияPetgeno[38], держат это в тайне, чтобы оставаться монополистами.

Кошки голубых кровей

Серый кот – это довольно спорное понятие. Для обывателей серый кот – это классический агути полосатый котA/_ B/_, у которого светлые и темные узкие полоски сливаются в общую серость. Для котоводов серый кот – это голубой кот (вкл., илл. 3). Мы не знаем, когда знатоки кошачьей красоты решили отказаться от серого, однако мы согласны, что “голубой кот” звучит гораздо благороднее, чем “серый кот”.

Как же голубые кошки становятся голубыми? Созревшие меланосомы доставляются в кератиноциты специальными белками-транспортерами. Один из них – это меланофилин. За его синтез отвечает генMLPH,который в догеномную эру называлсяDilution(Дилюшн,от англ.dilute– “разбавлять”). Этот белок доставляет зрелые меланосомы на периферию меланоцита, где их подхватывают и тащат дальше уже другие белки. Голубые кошки – это гомозиготы по рецессивной мутацииd. У них утрачен один нуклеотид из экзона 2 генаДилюшн76. Эта потеря приводит к образованию стоп-кодона. С мРНК синтезируется цепь всего из 11 аминокислот, хотя нормальный белок Дилюшн (аллельD) состоит из 569 аминокислот. Нетрудно догадаться, что этот жалкий белковый огрызок ни на что не годится.

К счастью, Дилюшн – не единственный белок-транспортер, поэтому без его участия доставка меланосом в кератиноциты все-таки происходит, но с перебоями. Это приводит к тому, что в волосе распределение меланосом оказывается неравномерным – образуются пустые пространства без пигментных гранул, что сильно осветляет стандартную окраску. Например, черный становится голубым, рыжий – кремовым (вкл., илл. 8, 20), шоколадный – лиловым (вкл., илл. 5), а коричный – палевым (англ.fawn).

Эпилог

Итак, мы разобрались, как гены контролируют дикий тип окраски кошек – классический полосатый агути – и как разные мутации в разных генах могут этот дикий тип менять нам на радость. Наших домашних котов все эти модные расцветки, надо полагать, вполне устраивают. До тех пор, пока они сидят по домам и выходят из дома только на выставки. Гулять по улицам в таких шубах не рекомендуется. Во-первых, в таком виде не поохотишься, во-вторых, немедленно украдут.

Эта глава стала настоящей симфонией, где геныАгути, Экстеншн, Оранж, БрауниДилюшнвыступили в роли солистов, а дирижировал всем этим оркестром простой принцип: один сломанный белок – и вся стройная система синтеза пигмента идет вразнос, даря нам то угольно-черную пантеру, то солнечно-золотого сибиряка.

Но что, если изменить саму “партитуру”? Что, если кардинально изменить саму структуру шерсти, заставив ее виться кольцами или вовсе исчезнуть? Об этом мы поговорим в следующей главе.

Глава 4

Пушистые, кудрявые и лысые

Пролог

Если вы когда-нибудь попадете на кошачью выставку, обязательно посмотрите всевозможные кошачьи шоу и ринги, которые проводятся в специально огороженной от посетителей зоне. Там на выставочный стол поочередно выставляют претендентов на звание “Самый красивый пушистый кот”, или “Cамая красивая полосатая кошка”, или какое-либо другое звание, которое придет на ум котоводам, очень изобретательным в стремлении максимально доходчиво донести до неискушенной публики всю красоту и роскошь своих животных.

Фаворитами кошачьих выставок почти всегда оказываются гиганты мейн-куны, которых судьи кошачьей красоты берут в руки и растягивают, демонстрируя их длинное

Если вы до сих пор разделяете кошек на короткошерстных и длинношерстных (про лысых кошек мы поговорим чуть позже), то вам стоит пересмотреть свое дуальное мировоззрение, потому что это больше не отвечает современным представлениям о действительности. Котоводы вывели не только совершенно плоскомордых[39] персов, они еще и довели густоту и длину их шерсти до немыслимых прежде величин, так что персы превратились в пуховые облака с хвостом. В связи с этим было решено выделить персидских, а еще британских, шотландских кошек и селкирк-рексов в отдельную категорию длинношерстных кошек. Все остальные пушистые кошки, которых по незнанию часто причисляют к длинношерстным, по классификации котоводов являются полудлинношерстными[40].

Предок всех домашних кошек – это стройный и подтянутый короткошерстный степной кот. Как же так получилось, что среди его потомков мы сейчас имеем животных разной степени пушистости и бесшерстности?

Милые и пушистые

Коты не всегда были такими пушистыми. Даже сейчас большинство домашних кошек – короткошерстные. Длинная шерсть – это красиво и хорошо, когда есть люди, которые эту шерсть обслуживают: вычесывают и моют. У диких кошек камердинеров нет, поэтому и шерсть у них короткая: так забот куда меньше, а от холодов спасает плотный подшерсток. Откуда же возникли пушистые коты?

Чтобы стадии развития волоса (см. глава 3) шли одна за другой и длились столько, сколько им положено длиться, задействовано много генов и их белков. Короткий волос от длинного отделяет замена одной буквы в генеFGF5, илиLonghair (Длинная шерсть)77–79. БелокFGF5 у всех млекопитающих работает в волосяной луковице и у всех выполняет одну и ту же функцию – останавливает рост волоса. Действуя как лиганд (подробнее про лиганды и рецепторы читайте в главе 3), он связывается со своим рецептором, что запускает целый каскад последующих взаимодействий между разными молекулами и приводит к остановке роста волоса и переходу к стадии покоя. Как вы понимаете, если с белкомFGF5 что-то случится, то стадия роста продлится дольше обычного (но не бесконечно!), пока не спохватятся остальные белки-регуляторы и не прекратят это безобразие.

ГенFGF5 состоит всего из трех экзонов. Пока известно о пяти разных мутациях в этом гене. Мутация 1 – вставка лишнего тимина в экзоне 1; мутация 2 – замена цитозина на тимин в экзоне 2; мутация 3 – удаление тимина в экзоне 3; мутация 4 – замена аденина на цитозин в экзоне 3; мутация 5 – это замена гуанина на аденин в экзоне 3. Мутации 1 и 3 (вставка и удаление одного нуклеотида) приводят к сдвигу рамки считывания, и, как вы уже знаете из главы 1, после них получается не осмысленная последовательность аминокислот, а полная белиберда. Мутации 2 и 4 приводят к появлению стоп-кодона и короткому белку, а мутация 5 – к замене одной очень важной аминокислоты в белке на другую, отчего весь белок начинает плохо работать. Конечный результат у всех пяти один: дефектный белокFGF5 не может остановить рост волоса.

Исследований по частоте встречаемости всех этих мутаций в разных частях света или в разных породах не проводилось, поэтому мы пока мало знаем о том, когда и где они впервые возникли и насколько распространены. Известно, что мутация 4 встречается чаще остальных во всех породах[41]. Скорее всего, именно она возникла раньше всех. Мутация 5 была описана сравнительно недавно, в 2021 году, у 4 из 146 исследованных мейн-кунов. В том исследовании представленность других пород ограничивалась в большинстве случаев 1–5 особями, поэтому об эксклюзивности мутации 5 для мейн-кунов пока говорить рано.

Если длинношерстные кошки и были когда-то экзотикой, то сейчас они настолько повсеместны, что воспринимаются как одна из вариаций нормы. Давайте поговорим о кошках, которые все еще смотрятся удивительно и необычно: о кудрявых, лысых и малошерстных[42].

Кошачья укладка в стиле марсельской волны

Самыми первыми животными, у которых описали кудрявую шубку, стали домашние кролики. Это произошло всего около 100 лет назад – в 1919 году. Правда, у кудрявого кролика кудрявые только усы. В шерсти никаких кудрей нет, а на ощупь она плюшевая и мягкая.Кудрявыхплюшевых кроликов, а также тогда пока еще неизвестную мутацию назвали “рекс”.

С плюшевыми кроликами связана одна интересная история. Однажды советский биолог Александр Сергеевич Серебровский, будучи заведующим кафедрой генетики и селекции в Институте кролиководства, отправился в Германию за местной породой кроликов рексов с прекрасным мягким мехом80. Однако за вывоз рексов нужно было платить большую пошлину. Тогда Серебровский купил пару дешевых метисов этой породы, у которых был самый обычный мех и чей вывоз не облагался пошлиной. По возвращении в СССР он размножил этих кроликов, получив в потомстве тех самых рексов с мягким мехом! Такая вот контрабанда редкой мутации. Как вы могли догадаться, она стала возможной благодаря тому, что кроличья мутация рекс – рецессивная. Из-за этого гибриды рексов с обычными кроликами выглядят как обычные кролики, но зато несут в своих генах сокрытое от глаз сокровище!

После этого рексов стали находить и среди других домашних животных. В отличие от кроликов, у всех остальных животных с похожей мутацией шерсть сворачивалась в явно различимые завитки. Первыми кудрявыми животными стали кошки. По аналогии с кроликами к их названию тоже стали добавлять слово “рекс”, а вот появившиеся позже кудрявые породы собак, голубей и других животных и птиц уже не имеют этого слова. Когда-то мы решили перечислить все кудрявые породы кошек, но их оказалось больше пяти, и мы сдались. Вместо этого мы вам расскажем про генетику некоторых из них.

Кудрявые кошки из Германии и их английские родственники

Наиболее раннее задокументированное свидетельство существования кудрявых кошек относится к 1930-м годам. В то время в немецком городе Кенигсберг от обычных некудрявых родителей родился как минимум один кудрявый котенок. Этого котенка назвали Мунк (англ.Munk)81. Владельцы Мунка не были котоводами, и его кудрявая короткая шерсть по типу марсельской волны[43] не приводила их в восторг. Все, что их удивляло, так это то, что Мунк ловил рыбу из семейного пруда и этим обеспечивал

В те времена никто не кастрировал котов и не держал их взаперти в квартирах, поэтому они гуляли везде, где им вздумается. Мунк не был исключением. Так как владельцы Мунка не интересовались разведением кудрявых котов, то судьба потомков Мунка, если таковые были, осталась неизвестна. Кудрявость немецких рексов – рецессивный признак, поэтому очень долгое время эта мутация могла дрейфовать в кошачьей популяции незамеченной. Можно думать, что именно так рексовый аллель Мунка постепенно через множество посредников добрался до Берлина.

Там в 1947 году от обычной короткошерстной кошки родился черный кудрявый котенок. Этот котенок вырос в милую кошечку, которая стала гулять сама по себе, пока не прибилась к одной из берлинских больниц. Добросердечные медсестры подкармливали бродяжку до тех пор, пока в 1951 году на нее не обратила внимание доктор Роуз Шер-Карпин. В отличие от владельцев Мунка, доктор Шер-Карпин сразу поняла, какое сокровище пришло к ней в руки, и безымянная уличная кошка превратилась в Леммхен (от нем.Lämmchen– “маленький ягненок”) – родоначальницу самой первой в мире кудрявой породы кошек – “немецкий рекс”.

В 1950 году в английском графстве Корнуолл родился еще один кудрявый котенок по кличке Каллибункер, который стал родоначальником другой кудрявой породы – “корниш-рекс”82. Когда Каллибункер подрос, владелица Нина Эннисмор отнесла его к ветеринару на кастрацию. К великому счастью всех будущих корниш-рексов и их владельцев, ветеринар сразу заметил в глазах Каллибункера проблески будущего величия и не только отговорил мисс Эннисмор от кастрации, но и уговорил ее провести возвратное скрещивание Каллибункера с его матерью, чтобы получить больше кудрявых котят.

Удивительное совпадение, но мисс Энисмор разводила кудрявых кроликов-рексов (нет, мы не думаем, что кудрявость Каллибункера имеет какое-то отношение к кроликам). По аналогии с кроликами она назвала новую породу “рекс”. Как вы знаете, очень скоро пород кудрявых кошек стало пруд пруди, и к породе добавили приставку “корниш” (вкл., илл. 23).

Кудрявые породы немецкий рекс и корниш-рекс, очень похожие внешне, появились примерно в одно и то же время, однако как по-разному сложилась их судьба! Немецкий рекс всегда был редкой породой, которой занимались лишь немногочисленные котоводы-энтузиасты. Корниш-рекс, напротив, быстро стал известен и любим по всему миру.

Нам кажется, что колесо фортуны повернулось для корниш-рексов в тот момент, когда в 1956 году популярный тогда американский журнал “Лайф” (англ.Life) напечатал короткую статью про Каллибункера и его котят. Так корниш-рексы открыли для себя Новый Свет или, что точнее, Новый Свет открыл для себя корниш-рексов.

После выхода статьи с мисс Эннисмор связалась котовод из Америки Фрэнсис Бланшери, которая импортировала пару корниш-рексов: кота и беременную кошку. Кот по каким-то причинам не оставил после себя потомства, тогда как кошка стала родоначальницей всех будущих американских корниш-рексов.

Пока американские корниш-рексы становились все популярнее и востребованнее, над английскими корниш-рексами сгущались тучи. Выведение новой породы – это финансово затратное мероприятие, и в какой-то момент у Нины Эннисмор стали заканчиваться деньги. По иронии судьбы в том же году, когда корниш-рексы получили известность в США, мисс Эннисмор кастрировала почти всех своих кошек, включая Каллибункера. Когда же с ней связался другой американский котовод, импортировать было уже нечего.

Немецкие рексы ушли в безвестность не только из-за отсутствия медийного освещения и уникальной внешности: на уровне ДНК у них тоже не оказалось ничего уникального. Мутация, которая свернула шерсть немецких рексов и корниш-рексов в колечки, – одна и та же у обеих пород! Может быть, на ферму к мисс Эннисмор забрели потомки Мунка? Этого мы никогда не узнаем.

Зато теперь мы знаем, что у обоих рексов мутировал генрецептора лизофосфатидной кислоты – LPAR6 (англ.Lysophosphatidic Acid Receptor6)83. ГенLPAR6 работает в клетках кожи, которые прилегают к стержню волоса. До сих пор не очень понятно, чем он занимается, но известно самое главное: работа его белка благотворно сказывается на росте волоса. Нормальный аллельLPAR6 кодирует белок, который пронизывает клеточную мембрану и, как порядочный рецептор, одним концом выступает из клетки, а другим погружен в цитоплазму. Его работа очень похожа на работу белка Экстеншн, с которым связывается лиганд Агути (про них мы писали в главе 3). С внешним концом белка LPAR6, который выступает из клетки, связывается его лиганд (лизофосфатидная кислота), что вызывает изменения в форме и расположении внутреннего конца LPAR6. Таким образом рецептор инструктирует клетку, что именно ей нужно делать, чтобы вырос ровный и упругий волос, но какие именно белки-посредники доносят эти инструкции – мы пока не знаем.

Корниш-рексы и немецкие рексы – это гомозиготы по аллелюLPAR6re. У них в экзоне 5 генаLPAR6 потерялось четыре буквы с 250-й по 253-ю позицию включительно. Это вызвало сдвиг рамки считывания и в позициях 181–183 мРНК образовался стоп-кодон. У мутантного белка LPAR6 отсутствует внутренний конец, который должен изменять свою форму в ответ на связывание лиганда с внешним концом. Мы не знаем, что именно происходит в дальнейшем, но клетки с такой мутацией стимулируют рост кудрявых волос, которые формируют марсельские волны.

Уральский рекс

Перефразируя М. В. Ломоносова, мы скажем, что “может собственных бесшерстных котов (да и курдявошерстных) земля Российская рождать”. И вообще, “Неправо о вещах те думают, Шувалов, которые котов чтут ниже минералов”. Про бесшерстных мы расскажем чуть позже, а собственного рекса Российская земля родила на Урале.

Происхождение уральских рексов (как и любой другой порядочной породы кошек) окутано тайнами и легендами. Поговаривают, что первые кудрявые кошки на Урале появились еще в первой половине ХХ века, но подтверждений этим рассказам нам найти не удалось. Официально история уральского рекса отсчитывается с 1988 года, когда родился первый признанный родоначальник этой породы – кудрявый кот Василий.

Всемирная федерация кошек зарегистрировала породу в 2006 году, но другие крупные фелинологические организации не сделали этого до сих пор. Уральский рекс – это очень редкая порода и за пределами Урала, даже на территории России, о ней мало кто слышал.

Кудрявость уральских рексов, как и многих других, – это рецессивный признак. Котоводы рассказывают, что из-за внешнего сходства с корниш-рексами на заре формирования породы их скрещивали с уральскими рексами. Если бы мутации рекс у этих двух пород затрагивали один и тот же генLPAR6, то при скрещивании корниш-рексаLPAR6re/LPAR6rec уральским рексомLPAR6re/LPAR6reмы бы получили в потомстве исключительно кудрявых потомковLPAR6re/LPAR6re. Однако вместо этого в потомстве все котята были с нормальной шерстью, что говорит о том, что в уральской рексовости генLPAR6 не замешан.

Несмотря на редкость породы, генетики не прошли мимо уральских рексов. В 2020 году трое российских ученых выяснили, что причиной кудрявости послужила мутация в генелипазы H (LIPH)84. Липаза H – это фермент, и синтезируется он в тех же клетках, что

Что же произошло с геномлипазы Ну уральских рексов? У них “потерялось” шесть букв, из-за чего из белка пропали две аминокислоты: серин и глицин. Скорее всего, отсутствие этих аминокислот негативно влияет на работоспособность липазы Н, так что она больше не может превращать фосфатидную кислоту в лизофосфатидную или может, но делает это с большим трудом. В результате мы получаем уральских рексов с их шубкой в стиле марсельских волн.

Девон-рексы, селкирк-рексы и один белок кератина

Девон-рекс – это одна из кудрявых пород кошек (вкл., илл. 14). Девон-рексы впервые появились в 1960-х годах в графстве Девон в Англии85. Их кудрявая шубка тоже уложена в стиле марсельской волны, однако в этот раз ниLPAR6, ниLIPHоказались ни при чем.

В главе 1 мы писали про то, что волосяной стержень состоит из скрученных между собой белков кератинов. Мы пишем слово “кератины” во множественном числе не случайно. Кератиновых генов в геноме млекопитающих огромное множество: больше 50 штук! Оказалось, что к кудрявости девон-рексов привела мутация только в одном из кератиновых генов –Кератин 71 (KRT71)86.

ГенКератин71 состоит из 9 экзонов и 9 интронов. У девон-рексов “потерялся” 81 нуклеотид на границе между интроном 6 и экзоном 7 (рецессивный аллельKRT71re). В число этих утерянных нуклеотидов попадает пара АГ, которая маркирует конец интрона 6. Сканируя РНК генаКератин71, белки-ножницы делают разрез по ГУ в начале интрона 6. Его настоящий конец они проскакивают, и следующий разрез приходится на первую попавшуюся пару АГ, которая, вот незадача, находится в конце экзона 7. В результате у девон-рексов в мРНК генаКератин71 вместо полного экзона 7 попадает только его кусочек, и образуется белок на 35 аминокислот короче нормального. Получившийся белок хотя и искалечен, но все же способен кое-как формировать волосяной стержень. Шубка получается короткая и реденькая, но зато она красиво укладывается в марсельскую волну.

На самом деле у девон-рексов с мутацией в генеКератин71 все гораздо сложнее. Помимо того, что 81 нуклеотид куда-то пропал, на их месте откуда-то появились восемь других нуклеотидов, а в середине экзона 7 еще и встроился лишний тимин. Вот только все эти лишние нуклеотиды никакого влияния на белок не оказывают, потому что вырезаются белками-ножницами как часть предполагаемого интрона 6.

Одним мутантным аллелем приключения с геномКератина71 не закончились. Из-за мутации в этом гене возникла еще одна кудрявая кошачья порода – селкирк-рекс!

Селкирк-рексы

Если вам случалось хоть раз разговаривать с котоводами, то вы, наверное, могли заметить, как меняется тон их голоса, когда они рассказывают про свою породу. В этот момент их речь наполняется такими фразами, как “достояние России”, “гордость отечественных фелинологов” и прочее. На первый взгляд кажется, что котоводы – люди гордые, однако за этими бравыми речами они скрывают свою скромность и непритязательность. Нет ни одной кошачьей породы, которая бы носила имя котовода, ее основавшего! Большинство кошачьих пород названо в честь географической местности, в которой были найдены первые представители этих пород: сибирская, курильский бобтейл, японский бобтейл, шотландская, девон-рекс – список можно продолжать еще очень долго. Однако есть одна порода кошек, которая сильно выбивается из этого ряда, – это селкирк-рекс.

По наличию слова “рекс” в названии легко догадаться, что особенностью этой породы является кудрявая шерсть. В отличие от девон-рексов, у которых шубка короткая и прореженная, селкирк-рексы относятся к истинно длинношерстным кошкам, и шерсть у них длинная и густая, как и полагается кошкам из этой группы (вкл., илл. 15). Правда, из-за кудрявости они смотрятся лохмато и непричесанно (совсем не как модные девон-рексы или корниш-рексы с их марсельской волной), как будто селкирк-рексы только что пробудились от сладкого сна или как будто их только что помыли, и они еще не совсем просохли.

Самый первый селкирк-рекс родился в американском штате Монтана в 1986 году от обычной уличной кошки87. Единственного кудрявого котенка-кошечку отдали в руки заводчицы персидских кошек Джери Ньюмен, что во многом определило внешний вид будущих селкирк-рексов. Джери назвала кошку Мисс Дипесто (в честь кудрявой актрисы из американского шоу) и, путем скрещивания ее со своими персидскими котами, занялась разведением кудрявых кошек. Название породы “селкирк” Джери дала в честь своего отчима, и на сегодняшний день селкирк-рекс – это единственная порода кошек, названная в честь человека (но при этом все еще не котовода)[44]. Считается, что все современные селкирк-рексы являются потомками Мисс Дипесто.

Официально породу впервые зарегистрировали уже в 1992 году в Ассоциации любителей кошек CFA, то есть с момента рождения первого селкирк-рекса прошло всего пять лет! По нашим данным, это рекордно короткий срок.

Доминантную мутациюKRT71SADRE,из-за которой селкирк-рексы получили свою кудрявую шерсть, обнаружила группа ученых, возглавляемая Барбарой Гендольфи88. Аббревиатура SADRE расшифровывается какSelkirk Autosomal Dominant Rex(c англ. “Селкирк Аутосомно-Доминантный Рекс”).

У селкирков с геномКератин71 происходит похожая история, что и у девон-рексов, а именно – нарушается процесс вырезания интронов из РНК. В конце интрона 1 пара АГ заменяется на пару АЦ. Когда белки-ножницы сканируют РНК генаКератин71, они отрезают интрон 1 в начале, но проскакивают его конец. Следующая пара АГ, которую распознают белки-ножницы, находится в позиции 18 экзона 2. Получается, что у селкирк-рексов из мРНК пропадают первые 18 букв экзона 2, а белок Кератин 71 оказывается на шесть[45] аминокислот короче.

Из-за доминантности аллеляKRT71SADREселкирки могут быть как гетеро–, так и гомозиготами. Согласно законам Менделя, в потомстве от двух гетерозиготных селкирков могут родиться как кудрявые, так и прямошерстные котята. Прямошерстные селкирки не считаются полноценными селкирками, и их права во многом ущемлены: их нельзя разводить, и они не могут соревноваться в кошачьих выставках наравне с другими породистыми кошками. Если владельцу все же очень хочется поучаствовать в выставке, то он может это сделать, записав своего прямошерстного селкирка как обычного беспородного кота. Из-за такого неравенства котоводы стремятся оставлять в питомниках только гомозиготных селкирков, и прямошерстные селкирки встречаются все реже.

Кудрявость – редкое качество среди животных. Постарайтесь вспомнить: кто еще существует кудрявый на свете? Собаки, лошади, овцы – кого бы вы сейчас ни назвали, они все будут домашними животными. Среди диких животных кудрявых нет. Почему? Кудрявые волосы легче спутываются, в них чаще застревают различные веточки и мусор. Шуба, которую сложно поддерживать в чистоте, лишь отягощает жизнь своего носителя и не дает ему никаких преимуществ, поэтому кудрявые волки или другие животные если когда-то где-то и рождаются, то живут недолго и пропадают бесследно.

У таких кудрявых кошачьих пород, как девон-рексы, корниш-рексы и уральские рексы (и еще многие другие рексы, которых мы не будем здесь перечислять), толстой шубы нет. У них другая проблема: гипотрихоз – утончение и выпадение волоc. Гипотрихоз у этих кошек связан с мутациями, о которых мы говорили выше, поэтому никакому лечению он не поддается. К счастью, в домашних условиях с искусственной регуляцией температуры и влажности и наличием заботливых хозяев кудрявые кошки никаких проблем из-за своей редкой шубки не испытывают. В дикой природе жизнь таких кошек была бы короткой и безрадостной.

Если с домашними кудрявыми животными все понятно: они процветают благодаря заботе человека, – то вот с самим человеком ясности меньше. Потеряв шерсть на теле, человек, тем не менее, сохранил волосы на голове. Аналогов подобному в царстве животных мало, разве что львы, да и то.

Одна из гипотез, объясняющая волосы на голове у человека, – это защита от перегрева. В 2023 году группа ученых из США и Великобритании решила это проверить89. Исследователи взяли четыре манекена, один оставили лысым, на другие надели разные парики (с прямыми волосами, с умеренно кудрявыми волосами и с очень кудрявыми волосами) и посадили всех под лампочки. Оказалось, что лысый манекен нагревался сильнее всего, тогда как самым прохладным был манекен с очень кудрявым париком. Чтобы смоделировать ветер, ученые поставили вентилятор. Поток воздуха охлаждал все манекены, но манекен с очень кудрявым париком опять остывал быстрее всех.

Ученые даже смоделировали пот: они промачивали головы манекенов. Таким образом они выяснили, что лысому манекену нужно интенсивнее “потеть”, чтобы охлаждаться до той же степени, что и манекенам с кудрявыми париками.

Получается, что кудрявые волосы экономят влагу и защищают от перегрева. Как они это делают? В то время, когда прямые волосы плотно прилегают к черепу, кудрявые волосы из-за своей структуры расположены на небольшом удалении от него, что немного спасает череп от нагревания. Возможно, именно поэтому кудрявые волосы так распространены среди африканских народов.

Целых две мутации в одном и том же генеКератин71 привели к возникновению двух таких разных пород кошек – девон-рексов и селкирк-рексов. Этого уже было достаточно, чтобы о генеКератин71 начали рассказывать на курсах начинающих котоводов. Однако произошло еще одно событие, которое возвело значимостьКератин71 в третью степень: возникла новая мутация –KRT71hr,которая легла в основу создания еще одной породы кошек – на этот раз не кудрявой, а бесшерстной – сфинкса.

Кошачьи инопланетяне

Из всех кошачьих мутантов, которые известны на сегодняшний день, больше всего бросаются в глаза и запоминаются бесшерстные кошки. На самом деле они не совсем уж бесшерстные. У некоторых из них пушок все-таки имеется, но такой хиленький, что отваливается при каждом чихе[46].

Никто не знает, когда был впервые рожден лысый котенок. Бесшерстность – слишком приметная мутация, чтобы остаться без внимания котоводов. Однако до появления котоводства бесшерстные котята рождались по всему миру и уходили в безвестность. Все изменилось в 1966 году в канадском Торонто, где обычная беспородная кошка родила бесшерстного котенка. С этого котенка началась первая попытка создания породы бесшерстных кошек – сфинксов[47].

Первый заводчик сфинксов надеялся с их помощью победить аллергию на кошек. Он предполагал, что это аллергия на кошачью шерсть. Так как у сфинксов шерсти нет, то и аллергической реакции быть не должно. Он отдал пять сфинксов в пять семей с аллергиками, и только в одном случае был полный успех. В остальных случаях кошки спустя какое-то время были возвращены хозяину из-за начавшейся аллергии. Гораздо позже стало известно, что аллергию вызывает не шерсть, а специальные белки, которые содержатся в кошачьей слюне (про создание гипоаллергенных котов читайте в главе 15).

Первая попытка выведения породы бесшерстных кошек закончилась неудачей. У новоявленных сфинксов были проблемы с репродукцией и жизнеспособностью, и многие котята умирали вскоре после рождения. Отчасти свою роль в этом сыграли недостаточное число котов и кошек-основателей и регулярные близкородственные скрещивания. С подобными проблемами сталкиваются почти все кошачьи породы на заре своего формирования, но обычно эти проблемы успешно решаются скрещиваниями с представителями других пород или даже с беспородными кошками (про создание пород читайте в главе 14).

Мы не исключаем, однако, что в данном случае проблемы со здоровьем и размножением могли быть обусловлены побочным эффектом мутации бесшерстности, оказанным на иммунную систему носителей. Дело в том, что внешне очень похожие мутации обнаружены у лабораторных мышей и крыс90. Они тоже совершенно лысые, и при этом у них сильно редуцирована или полностью отсутствует вилочковая железа – тимус. В тимусе происходит созревание белых клеток крови, лейкоцитов, которые играют важную роль в иммунной системе. Отсутствие тимуса приводит к практически полному отсутствию иммунитета. Таких мышей и крыс приходится содержать в безмикробной среде. Это, конечно, минус. Но, с другой стороны, их можно использовать для пересадки чужих органов и тканей: у них нет систем распознавания чужого.

Вторая (успешная) попытка выведения сфинксов началась с бесшерстных кошек, рожденных в середине 1970-х годов на ферме в штате Миннесота (США) и найденных на улицах Торонто в конце 1970-х – начале 1980-х годов. Официальная регистрация породы состоялась в 2005 году.

Название породы – сфинкс – со временем сделалось нарицательным, и так стали называть всех лысых кошек. Когда порода только создавалась, никто и подумать не мог, что пород лысых кошек будет несколько. В 1980-х годах в России в Ростове-на-Дону родился лысый котенок – первый представитель породы донской сфинкс[48].

В 1990-х путем скрещивания донских сфинксов и ориентальных кошек (вкл., илл. 8, 12) вывели еще одну лысую породу – петербургский сфинкс (вкл., илл. 16). После этого возникла путаница с названиями. Чтобы отделить самых первых сфинксов из США и Канады, к их названию стали добавлять слово “канадский”, однако это делают не все и не всегда. Очень часто, особенно в научной литературе, название породы встречается как “сфинкс”, поэтому, если не упомянуто особо, что речь идет о донском или петербургском, то под “сфинксом” следует понимать именно канадского сфинкса.

При создании породы канадский сфинкс активно проводили скрещивания с девон-рексами. Тогда никому в голову не могло

Канадские сфинксы – это носители рецессивного аллеляKRT71hr(hr– от англ.hairless– “бесшерстный”). В нем в самом начале интрона 4 произошла замена одной буквы на другую, и пара ГУ превратилась в АУ. Белки-ножницы не знают других пар, кроме ГУ и АГ, поэтому они, сканируя ДНК, не замечают начало интрона 4 и думают, что это все еще длится экзон 4. В середине интрона 4 есть еще одна пара ГУ. В обычной ситуации белки-ножницы никогда до нее не доходят, потому что делают разрезы в начале и конце интрона, а что творится в его середине, их не волнует.

У сфинксов белки-ножницы садятся на РНК генаКератин71 и начинают сканирование в поисках заветных ГУ и АГ. Первые три интрона ровнехонько вырезаются. Начало интрона 4 в виде АУ белки-ножницы проскакивают, а вот в его середине делают разрез по ГУ. Следующий разрез они делают по АГ в конце интрона 4, где и должны, и дальше все происходит так же, как и у обычных мохнатых кошек. В результате у сфинксов в мРНККератина71 попадает кусочек в 43 нуклеотида из интрона 4. Злоключения сфинксов на этом не заканчиваются, так как среди этих 43 нуклеотидов оказывается стоп-кодон УАГ. В итоге у сфинксов белочек Кератин 71 синтезируется коротенький и хиленький, как и волоски на их теле.

Взаимоотношения аллелей генаКератин71 выглядят следующим образом:KRT71SADRE> KRT71> KRT71re> KRT71hr. У селкирк-рексов мутация доминантная, тогда как для девон-рексов и сфинксов достаточно иметь один нормальный аллельKRT71, чтобы их шуба ничем не отличалась от обычных кошек.

Вервольфы у нас дома

Если поставить кошек всех пород в один ряд, то, на взгляд неискушенного человека (к коим относятся и авторы этой книги), они все будут довольно похожи (да простят нас котоводы). Чуть более пушистые, чуть менее пушистые, с хвостами и без них, с висячими ушками, с кудрявой шерстью – все эти различия, хоть и очень заметные по отдельности, немного размываются на фоне целой кошки. Однако существует порода, которая резко выделяется на фоне остальных – это ликой, или, как ее за глаза называют, кошка-оборотень, или вервольф.

Название породы “ликой” происходит от древнегреческого слова “ликос”, что значит “волки”, и это название подходит таким кошкам как нельзя лучше. У ликоев почти полностью отсутствует подшерсток (еще одно проявление гипотрихоза), и из-за этого они получаются частично лысыми. Волосы теряются по всему телу неравномерно: лицо, лапы и живот у таких кошек почти совсем лысые, тогда как затылок и спина опушены средней длины редкими волосами.

Начало истории возникновения породы кошек-оборотней наполнено драматичными событиями. Впервые этих странных созданий обнаружил Патти Томас в кошачьем приюте в американском штате Теннеси в сентябре 2010 года91. Это были два котенка, кот и кошечка, рожденные от черной короткошерстной кошки Евы. Мистер Томас взял к себе всю кошачью семью и какое-то время сам воспитывал котят. Именно ему принадлежит идея назвать новую породу “ликой”.

Несмотря на то, что мистер Томас был очень заинтересован в разведении ликоев, в тот момент по какой-то причине он не захотел или не смог этим заняться. В апреле 2011-го кошка Ева и два ее котенка были отданы на попечение ветеринара Джонни Гоббла и его жены Бритни, о чем стороны заключили договор. Согласно этому договору, Патти Томас передавал животных чете Гобблов, но при этом все три участника договора сохраняли за собой равные права на владение. Как выяснилось впоследствии, значение фразы “равные права на владение” Патти Томас и чета Гобблов понимали по-своему.

После подписания договора отношения между основателями новой породы начали портиться. Мы избавим читателей от перечисления длинного списка претензий, которые стороны предъявляли друг другу. Главными пострадавшими в этом конфликте, как обычно, оказались кошки. Нам неизвестно, что стало с кошкой Евой, но ее котенок-кот умер, предположительно, от переохлаждения, находясь на попечении Гобблов. Котенок-кошечка спустя какое-то время вернулась к мистеру Томасу, как утверждается, с глубокими душевными травмами, так что ей предстояла долгая реабилитация.

Изначально разводить кошек-вервольфов мог только узкий круг лиц, которым мистер Томас и чета Гобблов доверяли своих животных. Однако чем шире со временем становился этот круг, тем сложнее было мистеру Томасу и чете Гобблов удерживать контроль. Довольно быстро их монополия рухнула, и питомники ликоев стали открываться по всему миру. В России ликои впервые появились в 2016 году, за год до официальной регистрации породы в Международной ассоциации кошек TICA. Сейчас они все еще остаются довольно экзотической породой, которую редко можно увидеть на выставках.

Причиной малошерстности ликоев стали мутации в генеHairless (Бесшерстности). Каламбур в названии возник оттого, что самые первые мутации этого гена обнаружили у лысых мышей. Научное название генаБесшерстностиочень длинное –HR демитилаза лизина и корепрессор ядерного рецептора(англ.HR lysine demethylase and nuclear receptor corepressor). Нормальный аллельHRкодирует очень важный белок-репрессор, который в нужный момент подавляет активность других белков, участвующих в регуляции роста волоса, благодаря чему волосы растут как надо и где им следует. У ликоев нашли целых шесть разных рецессивных мутацийhrв этом гене, все из которых приводят к одному фенотипу – неравномерному выпадению волос по всему телу92. Это значит, что у этой породы было как минимум шесть котов/кошек-основателей и у всех шести мутировал один и тот же генБесшерстности!

ГенБесшерстностисостоит из 19 экзонов, при этом в мРНК попадают от 17 до 19 из них (если забыли про альтернативный сплайсинг, то загляните в главу 1). Все шесть мутацийhr,обнаруженных у ликоев, приводят к образованию стоп-кодона в разных частях генаБесшерстности. Одна из них – встройка четырех лишних нуклеотидов в экзон 18 – приводит к укорочению белка всего на 5%, но при этом у животных теряется столько же шерсти, сколько и при всех остальных мутацияхhr.

Что касается вопросов здоровья, то у ликоев с этим, по-видимому, нет никаких проблем. На заре формирования породы не было понятно, связана ли малошерстность ликоев с какими-нибудь кожными проблемами, поэтому чета Гобблов тщательно проверяла здоровье своих животных. Дерматологи из Университета Теннесси изучали образцы кожи ликоев и, за исключением редкого шерстного покрова, не обнаружили никаких других аномалий.

Эпилог

Мы рассказали вам о четырех породах рексов, канадских сфинксах и малошерстных ликоях. Но это лишь малая часть кошачьих мутаций – в мире существуют десятки других кудрявых и бесшерстных пород, многие из которых настолько редки, что даже не зарегистрированы в крупных фелинологических организациях.

Особый интерес представляют межпородные гибриды, где бесшерстность сочетается с другими необычными признаками. Например, эльф – это гибрид

Принцип создания новых пород прост: взять одну эффектную мутацию, добавить вторую – и вот уже готов уникальный питомец. Но что скрывается за этими изменениями?

В следующей главе мы разберем скелетные аномалии:

• почему у шотландских вислоухих уши прижаты к голове – и какой ценой они платят за эту милую особенность;

• отчего у кошек могут быть лишние пальцы;

• почему у одних кошек хвост – пружинистый штопор, а у других его нет вовсе.

Генетика скелета – это история не только о внешности, но и о компромиссах. Одни мутации безобидны, другие несут скрытые угрозы, а третьи помогли целым породам завоевать человеческие сердца.

Глава 5

Уши, лапы и хвосты

Пролог

Странное дело, когда нам нужно описать человека, мы говорим о его росте, телосложении, форме носа, подбородка, скулах, высоте лба и т. п. Есть даже полицейские художники, которые на основании описания могут составить портрет человека, в фас, и в профиль, и в полный рост. Да, конечно, мы не забываем отметить цвет, длину и форму (прямые или кудрявые) волос (при наличии). Но котов-то мы описываем почти исключительно по цвету, длине и форме шерсти (при наличии). Вот и мы целых четыре главы написали только о том, как эти признаки развиваются под контролем генов. И похоже, что еще несколько глав напишем о том, как они наследуются и эволюционируют. Будто у котов других признаков нет. Хотя, как справедливо говорил кот Матроскин, “усы, лапы и хвост – вот наши документы”, имея в виду, что именно эти признаки можно и должно использовать для идентификации котов и собак.

У кошек есть много других особенностей, по которым их можно отличить друг от друга. Короткие лапки, обвисшие ушки, хвост-помпон – все эти уникальные признаки стали основой многих современных пород. Стоит отметить, что многие из этих скелетных аномалий поначалу встречались широкой публикой с прохладой. Всем хочется иметь особенную кошку редкой породы, но никому не хочется иметь при этом больную и страдающую кошку.

В этой главе мы попробуем разобраться, откуда берутся эти аномалии, насколько опасны они для здоровья и счастья кошек и какой свет они проливают на механизмы развития тех самых лап, хвостов и других особенностей кошачьего скелета.

Вислоухие страдальцы

Висячие уши есть один из наиболее явных признаков, которые отличают домашних животных от их диких сородичей. Еще Дарвин отмечал эту особенность: “Среди наших домашних животных нельзя назвать ни одного, которое в какой-нибудь стране не имело бы повислых ушей”. Но объяснял он эту особенность с поразительно ламарковских позиций: “…кажется вероятным высказывавшееся мнение о том, что этот факт обусловлен отсутствием упражнения ушных мускулов, так как животные эти редко подвергаются сильному испугу”36. Это тот редкий случай, когда Дарвин был неправ. Вислоухость не имеет никакого отношения к упражнению ушных мускулов.

Уши висят у многих пород коров и собак, есть вислоухие кролики, овцы и свиньи, но генетическая природа вислоухости была подробно исследована только на кошках. Милые висячие ушки – визитная карточка знаменитых скоттиш-фолдов, или шотландских вислоухов (вкл., илл. 20). Они придают взрослой кошке младенческое очарование и особую мимимишность. Однако анализ генетики этого признака вскрывает невидимые миру слезы, которыми шотландские вислоухие платят за свою прелесть.

Кошачьи уши обвисают из-за мутации в генеTRPV4 (transient receptor potential cation channel, subfamily V, member4[49]), который в догеномную эру называлсяФолд(Fold,от англ. “сложенный”). Этот ген отвечает за синтез одного из белков – регуляторов кальциевого обмена. В клетках хрящевой и костной тканей этот белок встраивается в мембрану клетки и формирует канал, по которому идет активный транспорт ионов кальция в клетку и из нее.

Доминантная мутацияFd,которая не дает ушам распрямиться, – это замена гуанина на тимин, которая, в свою очередь, приводит к замене одной аминокислоты на другую93. Мутантный белок обладает пониженной термостабильностью, дольше формирует каналы в клеточной мембране, да и те оказываются нестабильными и работают медленно. Это приводит к задержке вывода ионов из клетки.

Казалось бы, и что с того, что какие-то ионы стали накапливаться в клетке? Действительно, это не имело бы таких трагических последствий, если бы среди этих ионов не было бы ионов кальция. Когда кальция в клетке нормальное количество, то клетка распределяет этот кальций по разным углам и каждому его иону дает задание, в результате весь кальций в клетке оказывается при деле. Когда кальция много, он собирается в кальциевые банды, которые начинают от скуки и безделья крушить все, что попадется под их кальциевые дубины.

Первыми попадают под удар митохондрии – мини-энергостанции клетки, которые с использованием кислорода производят энергию, расходуемую клеткой. Что будет, если разрушить митохондрии? Ничего хорошего. Клетка умрет даже не от дефицита энергии, она умрет еще раньше от высвободившихся из митохондрий свободных радикалов кислорода. Эти молекулы разрушают все на своем пути, будь то белки, жиры или нуклеиновые кислоты. Все эти печальные события приводят к деградации ушной хрящевой ткани, и ушки грустно повисают.

Провисание ушей, кстати, может сильно различаться у разных кошек. У одних виснут только кончики, и выглядит это как у собак породы колли, а у других (и такие считаются самыми красивыми по стандартам кошачьей красоты) ушки плотно прилегают к голове.

Продукт генаФолд– белок Фолд – работает во всей хрящевой ткани, так почему же только уши оказываются затронуты? По-видимому, они наиболее чувствительны к мутацииFd,поэтому повисают даже у гетерозиготFd/fd. У гомозиготных по мутации кошекFd/Fdуже в возрасте семи недель начинает разрушаться хрящевая ткань по всему телу. Вокруг нее постепенно нарастает костная ткань, что приводит к развитию остеохондродисплазии. Подвижность нарушается, и животное испытывает постоянные боль и страдания, которые со временем только усиливаются.

Шотландские вислоухие кошки были впервые найдены в Шотландии в 1964 году94. На заре появления породы никто не знал, что милые висячие ушки могут стать причиной страданий и гибели гомозиготного животного, поэтому вислоухих кошек свободно скрещивали друг с другом95. До тех пор, пока в 1975 году английский генетик доктор Олифант Джексон не выпустил статью, где впервые описал проблемы со скелетом у вислоухих животных. Доктор Джексон предположил, что только гомозиготные кошкиFd/Fdподвержены остеохондродисплазии, тогда как гетерозиготные кошкиFd/fdне испытывают подобных проблем. Он ошибался.

Оказалось, что у гетерозиготных вислоухих кошек тоже есть проблемы со скелетом. Группа

После этих результатов сформировалось два противоборствующих лагеря. В первом оказались те, кто считает, что больны только гомозиготы, а гетерозиготы – здоровые. Второй лагерь уверен в том, что в той или иной степени больны все, кто несет мутациюFd: и гомо–, и гетерозиготы. О том, как дела обстоят на самом деле, стало ясно только недавно100. Каждый оказался немножко прав.

У большинства гетерозигот нет никаких внешних признаков болезни, хотя рентген выявляет слабые проявления остеохондродисплазии. У менее везучих гетерозигот проявление болезни можно заметить и без снимков. Тяжесть симптомов варьирует от негнущегося кончика хвоста до поражения хряща по всему телу. Хотя, конечно, у гетерозигот все эти симптомы выражены слабее, чем у бедных гомозиготных котиковFd/Fd.Так что не все гетерозиготыFd/fdтяжело больны, но и не все из них здоровы.

То, что мутацияFdпо-разному проявляется у разных кошек, породило идею, что от остеохондродисплазии можно в конечном счете избавиться, если более придирчиво подходить к разведению шотландских вислоухих кошек, кастрируя всех подозрительных и оставляя на племя только самых здоровых. Может ли такой подход смягчить степень проявления болезни? Наверное, может. Можно ли таким образом навсегда избавить шотландских кошек от остеохондродисплазии? Скорее всего, нет. Мы думаем, что с этой болезнью шотландские кошки распрощаются только вместе с милыми висячими ушками.

Сейчас шотландская порода кошек широко известна и признана всеми крупными фелинологическими организациями, хотя в отдельных странах их разведение запрещено. Чтобы предотвратить появление на свет заведомо несчастныхFd/Fd,котоводы вывели шотландских прямоухих кошекfd/fd– это точные копии вислоухих, за исключением ушей, и скрещивание вислоухих кошек разрешено только с прямоухими. По нашему глубокому убеждению, шотландские кошки со стоячими ушками уже достаточно милые и добавление к этому образу висячих ушек не только вредно, но и излишне.

Что может случиться с ушами помимо того, что они сложены вперед? Они могут быть загнуты назад.

Американские керлы

История породы “американский керл” началась с одной-единственной кошки, которую нашли в Калифорнии в 1981 году. Эта кошка выглядела как обычная беспородная кошка, за исключением одной особенности: ее ушки не были наклонены вперед и не стояли торчком, они были загнуты назад. В те годы новые кошачьи породы появлялись как грибы после дождя, и американские керлы быстро заняли свое место в сердцах котоводов.

В 1989 году в свет вышла статья английского натуралиста Роя Робинсона (про него мы подробнее расскажем в главе 10)101. Он проанализировал 383 котенка, которые родились в 81 помете от родителей с нормальными и загнутыми ушами, и заключил, что необычные уши – это доминантный признак. Мутантный аллель стали обозначать какCu,хотя ген до сих пор остается неизвестным. Степень загнутости ушей варьирует от кошки к кошке: от закрученных назад ушей до слегка загнутого кончика. По стандартам кошачьей красоты у идеального американского керла уши должны быть загнуты минимум на 90°, но не больше 180°.

Помня историю с шотландскими вислоухими кошками, широкая общественность сначала с недоверием отнеслась к очередной мутации, влияющей на ушную хрящевую ткань. К скрещиваниям двух кошекCu/Cuотносились с осторожностью и опаской, а здоровье получившихся котят тщательно проверяли. К счастью, загнутые назад ушки, помимо внешнего вида, ни на что больше не влияли, и американские керлы стали любимы и привечаемы по всему миру102.

Что еще может случиться с кошачьими ушами? Их может быть больше, чем два.

Четыре уха

В старинной (1950-х годов) генетической литературе есть описание еще одной мутации, которая тоже влияет на формирование ушей. Она называется “четыре уха” –Four-ears(символdp)103. Это довольно курьезная рецессивная мутация. У гомозигот вырастают четыре уха. Вернее, каждое из ушей “выращивает” свой маленький дубликат. Эффект этой мутации не ограничивается только ушами, но распространяется на особенности развития лицевой части черепа и на функцию нервной системы. Четвероухие котята имеют маленькие глаза, чуть выдающуюся вперед или, наоборот, укороченную нижнюю челюсть. Они сонливы и малоподвижны. Их жизнеспособность снижена.

Более современных генетических, да и вообще научных данных нам найти не удалось. Хотя по Сети время от времени прокатываются сенсационные фотографии четвероухих котов. В 2016-м о таком коте по имени Бэтмен писали “Форбс” и “Индепендент”104,его “интервьюировали” “Фокс Ньюс”, и все ныне запрещенные в РФ соцсети были зафлужены его портретами. В 2018 году четвероухий и одноглазый котенок по кличке Франкенкиттен стал лицом кампании по усыновлению домашних животных в Австралии. В 2021 году турецкий кот Мидас завел себе аккаунт в соцсети на букву “И” и уже через месяц имел там 50 тысяч френдов и “давал интервью” “Дейли Мэйл”105. Так что не имей сто френдов, а имей четыре уха.

У всех котов есть четыре ноги. Но какими разными могут быть эти ноги!

Манчкины – кошачьи таксы

Почти у всех видов млекопитающих, хотя и очень редко, но возникают мутации коротконогости. Вспомните такс, корги и бассет-хаундов среди собак, а также Тириона Ланнистера из “Игры престолов”. Эти мутации с нарушением роста длинных костей называютахондроплазией. Они приносят мало пользы их носителям и поэтому не имеют никаких шансов распространиться в природных популяциях. Однако люди из-за своей любви к диковинкам использовали эти мутации для создания диковинных пород домашних питомцев.

Несколько таких мутаций описано у овец. Была даже попытка создать на основе одной из них породу так называемых анконских овец. Главное их достоинство было в том, что они не могли перепрыгнуть даже через небольшой забор. Однако плейотропные (если вы забыли, что это слово значит, перечитайте главу 1) эффекты этой мутации на здоровье и размножение овец были настолько вредными, что эта порода со временем полностью вымерла.

Мутация, укорачивающая ноги, зафиксирована в ирландской породе коров декстер. Вреда от этой мутации много. Гомозиготы гибнут до рождения, а некоторые гетерозиготы страдают от легочных проблем. Зато коротконогим коровам не надо сильно наклоняться, чтобы щипать траву. Говорят, что они делают это лучше всех остальных коров и способны себя прокормить на самых бедных пастбищах106.

Такие же мутации возникали и у кошек. Например, в тридцатые годы описали мутациюAchondroplastic dwarf. Однако характер ее наследования подробно не изучали, и мутация была вскоре утеряна.

История коротконогих кошек началась в 1983 году, когда

Чтобы расширить генетическое разнообразие породы, заводчики скрещивали этих коротконогих кошек с длинноногими. В результате получили различные окрасы и узоры шерсти, а также разные подтипы манчкинов. Так появились коротконогие американские керлы (кинкалоу, вкл., илл. 17), коротконогие сфинксы (бамбино), коротконогие персидские кошки (менуэт) и многие другие. Потомство от коротконогих манчкинов может включать как коротконогих, так и длинноногих котят.

Коротконогость наследуется по доминантному типу, то есть все коротконогие манчкины являются гетерозиготами, несущими один аллель коротких ног, а другой – длинных. Гомозиготные особи (с двумя аллелями коротких ног) не рождаются в природе, поскольку они нежизнеспособны и гибнут на ранних стадиях эмбрионального развития. На основе секвенирования всего генома и компьютерной томографии для изучения особенностей скелета удалось установить, что ген коротконогости находится на хромосоме B1. Вернее, так: ген-то самый важный и полезный – он отвечает за синтез одного из ферментов углеводного обмена, но вот мутация в нем – делеция около 5 тысяч нуклеотидов – вызывает коротконогость у гетерозигот и убивает гомозигот в ходе их эмбрионального развития107.

Этичность разведения породы с такими физиологическими и генетическими особенностями вызывает жаркие дискуссии в обществе заводчиков, ветеринаров и просто любителей кошек.

Зоозащитники считают недопустимым проводить вязку кошек, при которой 25% потомства погибает на стадии эмбрионального развития. Это сравнивается с выкидышем (или самопроизвольным абортом), которому человек осознанно подвергает животное. При этом они забывают, что практически у всех млекопитающих в норме спонтанно абортируется до имплантации до трети эмбрионов, а у человека и того больше – до половины всех оплодотворенных яйцеклеток абортируется в первый месяц беременности и вообще никак не регистрируется. Так что гомозиготы по гену коротконогости никаких страданий не испытывают, потому что они не рождаются вовсе. В отличие от тех же шотландских вислоухих, где гомозиготы рождаются и потом страдают.

Ветеринары тоже протестуют и говорят о том, что укорочение конечностей не может не иметь никаких последствий для организма. Врачи приводят примеры из практики, когда у манчкинов наблюдалось развитие лордоза (искривление позвоночника, которое в зависимости от степени его выраженности может оказывать давление на внутренние органы и причинять боль животному), а также воронкообразной деформации грудной клетки, при которой происходит сдавливание сердца и легких108. Безусловно, данные пороки встречаются и в других породах, но у манчкинов отмечают более высокую склонность к развитию этих заболеваний. Вопрос о том, насколько этично и гуманно специально выводить кошек, склонных к физическим порокам и заболеваниям, остается открытым. Из-за всех этих протестов многие фелинологические организации так и не признали манчкинов как породу. В некоторых странах, например Австралии и Соединенном Королевстве, их разведение запрещено.

Нужно отдать должное и ответственным заводчикам, которые знают генетические особенности своей породы и не допускают вязку двух коротконогих особей. В таких питомниках есть и коротконогие, и кошки с нормальной длиной ног. Заводчики и владельцы отмечают, что короткие ноги у манчкина вовсе не ограничивают их подвижность, проворность и активность. А валяться (любимое занятие котов – перекатываться с боку на бок!) с короткими ногами гораздо удобнее, чем с длинными.

Кенгокошки и котобелки

Время от времени рождаются котята с укороченными передними лапами. В ветеринарии это нарушение развития называется радиальной гипоплазией и выражается в недоразвитии или отсутствии лучевой кости(radius)в передних конечностях. Это приводит к деформации лап, которые загибаются внутрь, создавая характерный “кенгуруподобный” облик. Состояние также известно как “радиальная агенезия”, или “синдром кенгуру”.

Кошки с синдромом кенгуру сталкиваются с трудностями в передвижении: им сложно прыгать и лазать. У некоторых развиваются артрит, деформация грудной клетки или травмы из-за неправильной походки. Однако при правильном уходе (контроль веса, мягкие поверхности, физиотерапия) такие кошки адаптируются и живут полноценной жизнью.

Эта аномалия развития наследуется по доминантному типу: для проявления мутации достаточно одной копии гена. Спонтанные случаи радиальной гипоплазии редки. Но в 1990-х годах некоторые заводчики стали намеренно разводить кошек с синдромом кенгуру, называя их кенгокошками(Kangaroo cats),кошкобелками(Squitten)и даже скрюченными кошками(twisty cats),чтобы подчеркнуть их необычный внешний вид. Это вызвало волну критики со стороны зоозащитников и ветеринаров.

Намеренное разведение кошек с радиальной гипоплазией считается неэтичным. Международные фелинологические ассоциации запрещают регистрацию таких животных. В США даже прошли судебные процессы против заводчиков, эксплуатирующих эту мутацию ради прибыли.

Хемингуэй, шестипалые коты и Еж Соник

Мало того, что лапы у кошек могут быть короче, чем им положено, так еще на лапах может быть больше или меньше пальцев, чем должно быть. У кошек в норме на передних лапах – пять пальцев, а на задних – четыре. Все, что меньше, – синдактилия, которая возникает от слияния отдельных пальцев в ходе развития лапы. Все, что больше, – это полидактилия (дополнительные пальцы). Их количество и размер могут сильно варьировать от лишнего коготка на лапе до полноценного пальца или даже двух (вкл., илл. 19).

Самый известный полидакт в мире кошек – это шестипалая белая кошка по кличке Белоснежка. По легенде, один морской капитан подарил ее американскому писателю Эрнесту Хемингуэю[50]. В доме Хемингуэя на одном из карибских островов устроили музей, который заселили кошки. Кошек, соответственно, зовут кошками Хемингуэя, и предполагается, что все они являются потомками Белоснежки. У примерно половины кошек Хемингуэя, проживающих на территории дома Хемингуэя (отгадайте, как назвали мутацию, приводящую к полидактилии), – шесть пальцев на передних лапах.

Откуда же берутся лишние пальцы? У кошки109,мыши110,человека111и даже курицы112полидактилия возникает из-за нарушения работы гена с причудливым названием –Еж Соник[51] (англ.sonic hedgehog). Мы для краткости будем называть его простоСоником. ГенСоникработает в эмбриональном развитии и определяет, где у эмбриона будет спина, живот, глаза и в каком месте зарождающейся конечности возникнет каждый из пальчиков, кроме большого, потому что за большой палец отвечают другие гены.

“Ага, так вот и ответ”, – наверное, подумаете вы. Вероятно, вСоникепроизошла какая-нибудь мутация, он сошел с ума и настроил лишние пальцы.

А вот и нет, дорогие читатели. Последовательность гена (и белка) не различается между нормальными кошками и полидактами. Так в чем же дело?

Так как генСоникработает в разных частях эмбриона, в этих разных частях его работа регулируется разными энхансерами и репрессорами (если забыли про них, то вернитесь к главе 1).

У кошек Хемингуэя мутация

ZRS влияет только на ту части лапки, где формируются четыре пальца от мизинца до указательного (если можно применять подобную терминологию к пальцам кошки) (рис. 5–1). Большой палец образуется благодаря работе других генов. МутацияHwвключает генСоникв области большого пальца, где в норме никакого белка Соник быть не должно. В итоге в этом месте часть клеток формирует нормальный большой палец, а другая часть (где под действием мутантного ZRS включаетсяСоник) начинает думать, что они – мизинец (или безымянный, или какой-либо другой палец, кроме большого), и вырастают в шестой палец.

Рис. 5–1.Энхансер ZRS включает генСоникв той части зародышевой конечности, из которой формируются четыре пальца, за исключением большого. При мутации ZRSСониквключается и в области большого пальца, провоцируя там формирование лишних пальцев.

МутацияHw– полудоминантная. У большинства гетерозиготHw/hwлишние пальцы будут присутствовать, а у некоторых – нет, но при этом такие кошки могут иметь котят-полидактов. Степень полидактилии, по-видимому, не отличается у гетеро– и гомозигот.

Кошки с крабовой клешней

Синдактилия (гиподактилия), или раздвоение стопы, является противоположностью полидактилии. Вместо дополнительных пальцев на передних лапах кошки (редко на задних) два и больше пальцев срастаются друг с другом.

В 1953 году замечательный английский генетик Тони Серл (чуть подробнее мы вам о нем расскажем в главе 10 про котов города Лондона и генетику популяций) описал такую кошку в своей статье “Наследственное расщепление руки у домашней кошки”113: “У домашней кошки обнаружена деформация скелета передних конечностей, которая, по-видимому, гомологична типу эктродактилии у человека, известному как «раздвоенная рука и раздвоенная нога», или «клешня краба»”.

Эту примечательную кошку собирались отдать для исследований ученым-физиологам. Как сказал бы почтальон Печкин – “в поликлинику сдать, для опытов”. Однако находка Тони Серла спасла кошку. Ей сделали рентген и обнаружили “центральную расщелину в каждой кисти с редукцией центрального луча” и отдали генетикам.

В результате в пяти браках с тремя нормальнолапыми котами она произвела 26 котят. Из них семеро имели клешнеобразные передние лапки, но задние лапки – совершенно нормальные. Из этого следовало, что аномалия наследуется как доминантный признак, но проявляется этот признак не у всех мутантных гетерозигот. Котята не сильно страдали от этой аномалии. Они даже использовали свои клешни, чтобы держать игрушки и мелкие предметы.

Детали генетического контроля этой аномалии у кошек до сих пор остаются неизвестными. Однако очень сходную и, скорее всего, гомологичную мутацию у человека и мыши исследовали очень подробно114. Впервые обнаружили мутацию в большой китайской семье. Там тоже наблюдалось слияние четвертой и пятой пястных костей. Оказалось, что мутация наследуется по доминантному типу и обусловлена изменением в генеHOXD13. Чтобы выяснить механизм, вызывающий аномалию развития конечностей, ученые удалили этот ген у мышей. У гетерозигот по такой делеции обнаружили синдактилию, а у гомозигот – напротив, полидактилию. Все эти проблемы возникли оттого, что уже известный нам генСоники еще пара важных для развития генов работали не там, где надо. Нарушилась их согласованная работа в развивающейся конечности, они стали путать ее верх и низ: мизинцевую и большепальцевую стороны. Кроме того, в растущей конечности гибло меньше клеток, чем должно было. Притом, что она – запрограммированная клеточная гибель – это важнейший элемент программы развития.

Ну вот теперь, разобравшись с ушами и лапами, можно перейти и к хвостам.

Бесхвостые кошки с острова Мэн

В центре Ирландского моря, зажатого между островами Великобритания и Ирландия, расположен остров Мэн. Бесхвостые кошки и кошки с короткими хвостами появились там около 200 лет назад. В те времена котоводство еще не было достаточно развито. Однако благодаря тому, что бесхвостые кошки хорошо выделялись на фоне своих хвостатых собратьев, они почти сразу были объединены в отдельную породу под названием “мэнкс” (англ.manx[52]).

Длина хвоста или того, что можно назвать хвостом, у мэнксов варьирует от полного отсутствия хвостовых позвонков до наличия небольшого “кроличьего” хвостика. Из-за последнего появилась легенда, что мэнксы – это гибриды между кошкой и кроликом, что, разумеется, не выдерживает никакой научной критики.

Большинство мэнксов – носители доминантных мутаций в генеBrachyury (Брахиури)115. Так как все найденные мутации в этом гене у кошек, собак116и мышей117приводят к потере хвоста, то этот ген еще называютTail(от англ.tail– “хвост”). Нормальный аллельtкодирует белок Брахиури, который работает во время эмбрионального развития и благодаря которому у котиков и вообще всех позвоночных животных формируется позвоночник. Как дирижер руководит оркестром, так и Брахиури руководит целой сетью генов, включая и выключая их в определенные моменты так, чтобы позвоночник сформировался как надо: относительно прямой, с небольшими изгибами, состоящий из определенного числа позвонков.

Судя по всему,Брахиури– суперважный ген. Страшно представить, что произойдет, если он выйдет из строя. Однако потеря хвоста не выглядит очень уж страшным событием… верно?

Брахиурисостоит из девяти экзонов. У мэнксов пока найдено три доминантных мутации (аллельТ)[53], все из которых заключаются в потере одного нуклеотида в разных местах. Один нуклеотид теряется в 8-м экзоне, еще два – в 9-м экзоне. Во всех случаях в генеБрахиуриобразуется незапланированный стоп-кодон, и мутантный белок оказывается короче обычного.

Укорочение белка Брахиури приводит к укорочению хвоста. С коротким хвостом или даже без такового мэнксы нормально живут и никаких затруднений по этому поводу не испытывают. Однако у некоторых мэнксов аллельТприводит к отсутствию еще и крестцовых позвонков, которые следуют за хвостовыми. Без крестцовых позвонков кошкам становится не очень хорошо, потому что оказывается затронут спинной мозг. У таких котиков нарушается подвижность задних лап и работа кишечника.

Все мэнксы – гетерозиготыT/tпо одной простой причине: гомозиготыT/Tнежизнеспособны. Пока есть хотя бы одна копия нормального Брахиури, формируется почти нормальный скелет, но при двух мутантных копиях эмбрион гибнет и рассасывается в теле матери еще в начале беременности. Возможно, потому, что генБрахиуритакой важный, все известные нам мутации затрагивают только последние два экзона. Если нуклеотид потеряется в начале или в середине гена, то этого могут не пережить даже гетерозиготы.

Мэнксы – это не единственная порода кошек с коротким хвостом. Помимо них есть курильский бобтейл (вкл., илл. 6, 18), японский бобтейл, пикси-боб и многие другие “бобтейлы” и “бобы”. Про курильских бобтейлов мы говорили в

Японский бобтейл

Мэнксов и японских бобтейлов роднит не только очень короткий хвост, но еще и то, что это одни из старейших кошачьих пород. В 1727 году свет увидела первая книга о японской флоре и фауне, написанная иностранцем – немецким путешественником и натуралистом Энгельбертом Кемпфером118. Дотошный натуралист не прошел мимо японских уличных кошек. Он так описал японского бобтейла: “В Японии разводят всего одну породу кошек. У них большие желтые, черные и белые пятна на шкуре, их короткий хвост выглядит скрученным и сломанным. Эти кошки не утруждают себя охотой на крыс и мышей, вместо этого они предпочитают нежиться на коленях у женщин”.

В 1968 году японский бобтейл покинул Японию и отправился покорять Новый Свет119. В 1976 году породу официально зарегистрировали, а в 1993 году появились длинношерстные японские бобтейлы (до этого они были исключительно короткошерстные). Несмотря на то, что родина японских бобтейлов – Япония, их разведением и по сей день занимаются в основном американские заводчики, что немного напоминает нам историю с русской голубой, которая по факту является европейской голубой.

Большое заблуждение считать, что все короткие хвосты одинаковы. Так могут думать только те, кто ничего не понимает в хвостах. “У них нет воображения. Для них хвост – это не хвост, а просто добавочная порция спины”120. У мэнксов к короткому хвосту привела потеря хвостовых позвонков. У японских бобтейлов все позвонки на месте, но они сильно укорочены, местами даже слиты, а весь хвост загнут и изломан в нескольких местах. В отличие от мэнксов, где в потере хвоста виновны мутации в генеБрахиури,у японских хвостов мутация произошла в совсем другом гене –HES7121, 122.

Белок HES7, как и Брахиури, работает во время эмбрионального развития. Он тоже дирижер, но дирижер более камерного оркестра. Белок HES7 следит за тем, чтобы весь позвоночник был ритмично разделен на позвонки. Для того, чтобы сформировать целый позвонок, он включает и выключает соответствующие гены. Главная особенность белка HES7 состоит в том, что в список подконтрольных ему генов попадает и сам генHES7. Белок выключает ген, с которого был недавно синтезирован, после чего, соответственно, синтез нового HES7 не происходит.

На первый взгляд кажется, что эволюция сотворила с HES7 злую шутку, поместив его в бесконечный день сурка, и вся его активность лишена смысла. На самом деле на этом примере замечательно видно, как иногда гениально просто устроены сложные вещи.

Возьмем за точку отсчета время, когда белка HES7 нет и работе генаHES7 ничего не мешает (рис. 5–2). Ген активируется, с него синтезируется РНК, а с РНК – белок. Последний включает и выключает необходимые гены и начинается формирование позвонка. ГенHES7 продолжает работать, белка HES7 становится все больше. В определенный момент генов для выключения не остается. Вот тогда-то этот белок и связывается с промотором своего собственного гена и выключает его. Синтез HES7 прекращается, оставшийся белок постепенно деградирует, формирование позвонка завершается. Как только белок HES7 полностью разрушается и промотор генаHES7 вновь становится открытым для РНК-полимеразы, начинает формироваться следующий позвонок. Цикл повторяется.

Доминантная мутация вHES7, которая закрутила и сломала хвост японских бобтейлов, – это замена тимина на цитозин в позиции 5 (в самом начале гена и, соответственно, белка). Из-за нее в белке HES7 заменилась вторая от начала аминокислота. Судя по тому, что произошло после этого – хвостовые позвонки слились, уменьшились и искривились, – можно думать, что изменилась скорость деградации белка. Уменьшилась она или увеличилась, сказать сложно, но цикл явно нарушился, и хвост получился коротенький и кривой.

Рис. 5–2.Формирование хвостовых позвонков у кошек зависит от циклов изменения концентрации белка HES7 в клетках.

В отличие от мэнксов, японские бобтейлы, как гетерозиготы, так и гомозиготы, живут долго и счастливо с коротким хвостом (хотя у гомозигот хвост особенно корявый). МутацияT,которая привела к возникновению короткохвостых кошек на острове Мэн, встречается только у их потомков. Мутация генаHES7, которая породила японских бобтейлов, помимо Японии широко распространена среди беспородных уличных кошек на юге Китая. Считается, что первые кошки прибыли в Японию из Китая с буддистскими монахами в VI веке н. э.123Мы не знаем, когда именно короткохвостые кошки появились в Китае. Учитывая, что и в Японии, и в Китае короткохвостость определяется одной и той же мутацией, нам кажется разумным полагать, что сначалаHES7 мутировал в популяции китайских кошек, а уже потом кто-то из носителей этой мутации попал в Японию вместе с монахами и там успешно расплодился. Так как мутацияHES7 – доминантная и не влияет на благополучие своего носителя, это не должно было составить большого труда. Если наши догадки верны, то получается, что японско-китайские бобтейлы возникли более полутора тысяч лет назад!

Куцехвостые собаки и обесхвостенные мыши Августа Вейсмана

Проблемы с хвостами возникают и у собак. У собак породы цвергшнауцер найдена редкая мутация в генеHES7 – потеря одного нуклеотида в позиции 126. Нормальный белок HES7 у собак состоит из 224 аминокислот, но эта потеря приводит к сдвигу рамки считывания и образованию стоп-кодона в середине гена124. Мутантный HES7 состоит всего из 43 аминокислот и абсолютно неработоспособен. Гомозиготы нежизнеспособны, они рождаются с очень коротким и маленьким телом и погибают в первые часы после рождения.

Пока мутантный аллель присутствует в одной копии, собака-носитель внешне может выглядеть как любая другая здоровая собака. Мы вставили оговорку “внешне” не случайно. Как мы уже знаем из истории с шотландскими вислоухими кошками, внешне животное может быть и здорово, тогда как слабые изменения в скелете видны только на рентгеновских снимках.

Все три найденных собаки – носителя этой мутации оказались не простыми цвергшнауцерами, а чемпионами и победителями собачьих выставок с большим списком наград и длинной родословной. Как вы понимаете, если окажется, что хотя бы у одного из этих победителей есть проблемы со скелетом, случится династический скандал! Владельцы потомков этих собак подадут в суд на владельцев родителей, те, в свою очередь, – на владельцев бабушек и дедушек… Произойдет катастрофа, люди, прежде здоровавшиеся друг с другом при встрече, перестанут здороваться, оборвутся социальные связи. К счастью, владельцы цвергшнауцеров-носителей смогли предвидеть надвигающийся кризис и дружно отказались от рентгенологического обследования. Так что для широкой общественности осталось неизвестным, имеет ли потеря нуклеотида в позиции 126 генаHES7 у цвергшнауцеров-гетерозигот какие-либо последствия или не имеет.

Внимательные читатели могут заметить, что упомянутые выше владельцы цвергшнауцеров-носителей отказались от рентгенологического обследования, но при этом согласились на генетическое исследование. Владельцы цвергшнауцеров

Вообще-то, мутации “куцехвостости” описаны в разных породах, но генетический и молекулярный анализы этих мутаций стали проводить относительно недавно.

Начали с пемброкширских корги с коротким хвостом. У них обнаружилась мутация в первом экзоне генаБрахиури– замена нуклеотида Ц на Г116. Затем ученые просканировали этот ген у 360 собак из 23 пород, в которых рождаются куцехвостые125. В 17 породах они обнаружили полную корреляцию между куцехвостостью и “Ц-на-Г”–мутацией в генеБрахиури. Все короткохвостые собаки имели генотипЦ/Г,все нормохвостые –Ц/Ц,но ни одной собаки с генотипомГ/Гобнаружить не удалось. Из чего следует, что у собак, как и у кошек, мутантные гомозиготы по генуБрахиуригибнут до рождения.

Чтобы оценить влияние этой мутации на размер помета, сравнили число щенков, рожденных от короткохвостых родителей, с числом щенков, рожденных от длиннохвостых родителей. В результате наблюдали снижение размера помета на 29%, когда оба родителя были короткохвостыми. Еще одно подтверждение закона Менделя для доминантной мутации хвоста с рецессивным летальным эффектом.

В 6 из 23 исследованных пород куцехвостые собаки не имели мутаций в генеБрахиури.Можно думать, что у них были мутации в генеHES7 или иные мутации, которые еще предстоит найти.

Но вот что интересно: большинство пород, где встречаются куцехвостые собаки, исторически подвергались купированию хвостов. Эта временная корреляция породила среди диванных экспертов ложную причинно-следственную связь: мол, купирование привело к появлению мутаций куцехвостости.

Такой вывод абсурден с точки зрения генетики. Во-первых, хирургическое удаление хвостов у взрослых особей не может вызвать направленные мутации в половых клетках. Во-вторых, природа просто не работает по ламаркистскому принципу, приобретенные признаки не наследуются.

Еще в XIX веке Август Вейсман поставил элегантный эксперимент: на протяжении пяти поколений он купировал хвосты у мышей, а затем скрупулезно измерил длину хвостов у 901 потомка. Результат? Ни малейшего укорочения. Этот опыт стал одним из первых экспериментальных опровержений ламаркизма и подтвердил: для изменения наследственных признаков нужны мутации, а не хирургические операции.

Но все же отчего в породах, которые многие поколения подвергались усекновению хвостов, встречаются куцехвостые собаки? Во-первых, они встречаются и среди пород, которым хвосты никогда не усекали, и, во-вторых, пока нет никаких данных, что среди них куцехвостые возникают реже, чем среди тех, кому усекали. Если все же это так, то тогда, в-третьих, куцехвостость в некоторых породах – это брак. Когда куцехвостая собака рождается в неусекаемой породе, ее выбраковывают и потомства она не оставляет. Если же она рождается в усекаемой породе, то и ладно – куцый хвост все равно усекут, потом отведут на выставку, получат медали и включат в план вязки. Понятно, что в этих обстоятельствах мутация куцехвостости невозбранно распространяется в породе и становится все более частой. Но полностью куцехвостой порода никогда не станет, потому что у гомозигот по таким мутациям куцехвостость – самая незначительная из проблем.

Эпилог

Хвосты есть почти у всех позвоночных, кроме птиц и человекообразных обезьян. То, что у птиц называется хвостом, на самом деле не хвост, а пучок перьев на заду. А вот у всех обезьян, кроме человекообразных, то есть гиббонов, орангутанов, горилл, шимпанзе и человека, хвост есть. Из этого следует, что хвост потерялся у той обезьяны, которая была последним общим предком всех нас, человекообразных. Так что неправ был Войска Донского отставной урядник из дворян Василий Семи-Булатов, утверждая: “…если бы человек, властитель мира, умнейшее из дыхательных существ, происходил от глупой и невежественной обезьяны, то у него был бы хвост и дикий голос”126. Не было бы у него хвоста. А что до дикого голоса, то тут обезьяна ни при чем.

Что же произошло 25 миллионов лет назад, из-за чего последний общий предок человекообразных потерял хвост?

Из-за ретротранспозона. Ретротранспозоны мы упоминали, когда говорили о полностью белых кошках и кошках с белыми пятнами (см. подробнее в главе 2). Напомним, что ретротранспозоны – это последовательности ДНК, которые способны самокопироваться и встраивать свои копии в случайные места в геноме.

Один из таких ретротранспозонов много миллионов лет сидел в интроне 6 генаБрахиуриу всех хвостатых приматов Старого Света. Хвост пропал, когда 25 миллионов лет назад в интрон 7 этого же гена у общего предка человекообразных вставился точно такой же ретротранспозон127.

Почему из миллионов ретротранспозонов, которым завален наш геном, именно этот один-единственный обломал хвост? Ладно бы он попал в экзон, где закодирована последовательность. Но нет, он попал в интрон.

Хвост пропал оттого, что новая копия ретротранспозона из интрона 6 встроилась в интрон 7 задом наперед! Если его последовательность в интроне 6 была, допустим, ААГЦ[54], то в интроне 7 она стала ЦГАА. И что? А то, что в пре-мРНК генаБрахиуридве комплементарные друг другу последовательности ретротранспозона “залипают” друг на друга, образуя шпильку, на тупом конце которой оказывается хвостообразующий экзон 6 (рис. 5–3). Приходят белки-закройщики и вырезают интроны. Все, что находится внутри шпильки (а это целый экзон 6, между прочим!), они тоже отрезают, сшивая между собой экзоны 5 и 7. И хвоста как не бывало.

Рис. 5–3.Дополнительная копия ретротранспозона в обратной ориентации препятствует развитию хвоста у человека и человекообразных обезьян.

Но самое обидное в том, что в отличие от мэнксов, у которых генБрахиурибезвозвратно испорчен мутацией, у нас (человекообразных) ген полноценного хвоста – вот он, в целости и сохранности, но все портит сплайсинг! Кабы он игнорировал шпильку на пре-мРНК нашего генаБрахиури,ходили бы мы с хвостами. И теперь вот дикий голос есть, а хвоста-то и нет. Обидно!

Глава 6

Законы Менделя на котиках

Пролог

В этой главе мы пытались объяснить законы Менделя на котиках.

Первый, второй и третий законы Менделя и примкнувшее к ним правило чистоты гамет

Мы даже написали ее почти до конца, но потом нам стало так скучно, что закончить ее мы так и не смогли, как ни пытались.

Тогда мы представили, как скучно будет вам ее читать.

Что было делать?

Эпилог

Мы взяли и сожгли эту главу. Как Николай Васильевич Гоголь сжег второй том Мертвых душ. Подозреваем, что он это сделал по той же причине.

Не верьте, что рукописи не горят. Глава 6 сгорела за милую душу. Вам повезло. Не благодарите.

Пролог

Что, собственно, происходит с котом в марте? Он готовится к брачному сезону. Приводит в порядок свою территорию, оставляя пахучие метки на стратегически важных местах.

Каждый кот склонен преувеличивать свои достоинства. Он направляет струю так высоко, как только возможно. Встает на задние лапы и трется головой так высоко, как может достать, оставляя там свои ароматические метки. Все для того, чтобы создать иллюзию, что он – гигант во всех отношениях. Эти метки играют роль репеллентов для посторонних котов и аттрактантов для романтически настроенных кошек.

Чем ближе время свадеб, тем более нервным становится наш кот. Он громкими воплями извещает мир о своей готовности к любви. Он патрулирует свою территорию и делает пробные рейды на соседские. Первые встречи соседей, как правило, сопровождаются бурными скандалами, воплями и побоями средней тяжести. После того, как отношения выясняются и определяется, кто здесь главный, между соседскими котами устанавливается относительный мир, который не нарушается даже в случае появления на их территории романтически настроенной кошки. Нередко можно наблюдать, как за такой самкой следуют несколько женихов. Самый главный (это, как правило, хозяин территории) имеет право первой ночи, но остальные тоже могут поучаствовать. В результате котята одной кошки часто оказываются друг другу не родными, а единоутробными братьями и сестрами: мать, естественно, общая, а отцы разные.

Сам процесс спаривания мы описывать не будем. Он, конечно, вполне драматичен, но если мы его опишем, то нам может прилететь ярлык “18+”. А зачем нам “18+”? Нам “18+” ни к чему. Скажем только, что целью спаривания является оплодотворение, которое, если игнорировать романтику, заключается в слиянии двух половых клеток – сперматозоида и яйцеклетки, – за которым следует объединение их геномов.

На этом месте мы опустим занавес и сделаем флешбэк к еще более драматическим событиям, которые происходили в гонадах котов и кошек до этого волнующего момента.

Как располовинить геном

Каждая клетка кошачьего тела содержит двойной (диплоидный) набор хромосом. Каждая хромосома из девятнадцати представлена в двух экземплярах. Один пришел от мамы-кошки, другой – от папы-кота. Следовательно, в половых клетках родителей каждая хромосома была только в одном экземпляре. Но родители-то тоже имели каждую хромосому в двух экземплярах. Значит, при образовании половых клеток они должны были располовинить свои геномы – сделать их гаплоидными. И не как-нибудь, а так, чтобы из каждой пары в каждую половую клетку попала только (и обязательно!) одна хромосома.

Это – не такая простая задача, как кажется. В свое время Владимир Ильич Ленин справедливо указывал то ли меньшевикам, то ли эсерам, а может, даже отзовистам, что, прежде чем объединяться, непременно надо размежеваться. Размежевание хромосом происходит при образовании половых клеток, но по-разному: у котов за 2–3 недели до спаривания, а у кошек – в тот самый момент, когда мы опустили занавес. Но и у тех, и у других этот процесс парадоксальным образом начинается-таки с объединения. Хотя, с другой стороны, тут вполне просматривается диалектика процесса – до объединения надо размежеваться, а для размежевания нужно объединиться.

Объединение, или Поиски пары

Из школьного учебника вы, вероятно, помните, что процесс располовинивания генома называется мейозом. Этот феерически красивый и драматический танец хромосом в большинстве учебников описан феерически скучно128[55].

Но кто сказал вам, читатель, что мейоз скучен? Да отрежут лгуну его гнусный язык! За нами, читатель, и только за нами, и мы покажем вам завораживающую прелесть мейоза.

Мы это сделаем, следуя современным методам научно-популярного писательства. То есть с использованием сторителлинга. Поэтому мы будем описывать не абстрактный мейоз, а вполне конкретный мейоз у конкретного кота.

Этот кот по кличке Кот (рис. 7–1) был незаконным плодом породистой кошки, все известные предки которой и она сама были черными (не-агути), длинноногими и с белыми пятнами (a/а Ws/_ mk/mk[56]). Отцом его стал еще более породистый кот из линии манчкинов, все известные предки которого были тоже черными, но без единого пятна, зато с короткими ногами (a/а w/w Mk/mk). Ген агути находится на хромосоме А3, а гены коротконогости и белой пятнистости – на хромосоме B1. Наш кот, потомок от этого брака, унаследовал все самое лучшее от обоих родителей – был он черным, коротконогим и с белой манишкой на груди. Зная, от кого он произошел и как он выглядит, мы заключаем, что наш кот имел генотипa/а Ws/w Mk/mk.

Рис. 7–1.Кот по имени Кот и его родители.

Когда наш Кот подрос и для него настала пора любви и грусти нежной, у него в семенниках начались захватывающие события. В них начался мейоз.

Предшественники половых клеток вступают в мейоз после репликации, когда каждая хромосома уже состоит из двух двойных спиралей ДНК (сестринских хроматид), прочно сцепленных друг с другом (рис. 7–2–1). Танец хромосом начинается с их объединения. Концы хромосом, изящно скользя по ядерной мембране, собираются в одной точке и выглядят как букет цветов. В этом букете все 38 кошачьих хромосом лежат (висят? плавают?) рядом друг с другом (рис. 7–2–2).

Это самый первый шаг к объединению. Задача ведь в том, чтобы объединиться не с кем попало, а со своей парой (гомологом). Первая хромосома, которая досталась от матери, должна объединиться с первой хромосомой, пришедшей от отца, вторая – со второй, Х с Y. Как это сделать? Как найти свою единственную пару? Как найти гомолога?

Давайте перевоплотимся в хромосому и подумаем, как бы мы на ее месте стали искать гомолога. Мы бы в своих поисках исходили из того, что гомолог состоит из той же самой последовательности ДНК, что и мы сами. Да, он может отличаться в мелочах, например, у нас в 123456789-й позиции от центромеры стоит Т, а у гомолога – Г. Но в основном последовательности сходны. Значит, можно опознать гомолога по наличию у него последовательностей, комплементарных нашим. Прелесть этого подхода в том, что ничего нового придумывать не надо. На принципе комплементарности построены все самые главные генетические процессы – репликация, транскрипция, трансляция, репарация.

Рис. 7–2.Этапы мейоза у КотаWs/w, Mk/mk.

Проблема, однако, в том, что нуклеотиды в двойных спиралях ДНК УЖЕ соединены друг с другом по принципу комплементарности и поэтому закрыты для проверки. Это препятствие преодолевается самым варварским способом. Во множестве точек генома возникают двунитевые разрывы ДНК. На этой стадии у котов в каждой мейотической клетке образуется около 200 разрывов129. В соматических клетках такое множество разрывов может появиться только в результате массированного облучения или обработки мощным мутагеном. Мейотическая клетка сама себе наносит эти повреждения с помощью

Немедленно после этого в дело вступают другие белки, которые связываются со свободными концами разорванных ДНК и внедряют их в ДНК гомологичных хромосом, одновременно расплетая ДНК-мишень. Задача внедренных участков состоит в том, чтобы найти комплементарные фрагменты определенной протяженности. К этому моменту гомологи уже прошли грубое выравнивание, собравшись в букет, поэтому поиск происходит на относительно небольших расстояниях. Найдя комплементарный участок, внедрившаяся нить ДНК спаривается с ним.

Опознание гомологов заканчивается, когда количество связок между ДНК пары гомологичных хромосом достигает критического уровня. В мейотической клетке начинается разрезание связок. Большая часть разрезается и сшивается таким образом, что восстанавливается исходное состояние цепей ДНК(безобменный путь). Только небольшая их часть (у большинства млекопитающих – меньше 10%, а у котов – 25%) сшивается крест-накрест(обменный путь),при этом ДНК одного из гомологов в пункте обмена соединяется с ДНК другого. Этот процесс крест-накрест-сшивки ДНК гомологов называетсярекомбинацией,иликроссинговером(рис. 7–2–3).

Оказалось, что по плотности рекомбинационных событий, то есть обменов отдельными фрагментами ДНК на единицу длины хромосомы, кошка129и, что характерно, тигр130занимают первые места среди всех изученных млекопитающих. То есть процесс рекомбинации у кошки организован более экономно, чем у других млекопитающих: при меньшем числе двунитевых разрывов ДНК он обеспечивает достаточно высокий уровень рекомбинации.

Итак, хромосомы вступили в мейоз в таком виде, как они были получены от родителей, а выйдут из мейоза уже рекомбинантными. Если в мейоз вступила одна хромосома с последовательностью аллелей А-b-c-D, а другая – с последовательностью а-B-C-d, то рекомбинация в интервале от В до С приведет к образованию новых сочетаний аллелей: A-b-C-d и а-B-c-D. Чем длиннее хромосома, тем больше обменов может на ней произойти. Чем дальше друг от друга на хромосоме находятся гены, тем выше вероятность возникновения новых сочетаний аллелей этих генов.

Размежевание между гомологами

Объединение закончено. Начинается подготовка к размежеванию. На двух противоположных краях клетки образуются два якоря – центриоли. Между ними и центромерами хромосом образуются тонкие нити так называемого веретена деления. У них есть одна интересная особенность: стоит им заякориться на центриолях и центромерах, как они начинают сокращаться и тянуть центромеры к полюсам клетки. При этом центромеры сестринских хроматид склеены очень прочно, а гомологи удерживаются вместе хромосомным перекрестом и не очень прочными склейками между сестринскими хроматидами (рис. 7–2–4). Именно перекресты позволяют парным хромосомам сориентироваться так, что при разрушении склеек между сестринскими хроматидами к одному полюсу уйдет всегда и только одна хромосома из пары: одна первая, одна вторая, одна половая, а к другому – другая первая, другая вторая, другая половая.

При этом материнские и отцовские хромосомы расходятся независимо. То есть каждая хромосома из пары с равной вероятностью уходит либо к одному полюсу, либо к другому. Иными словами, для каждой из них вероятность уйти к одному из полюсов равна ½. У нашего кота в той клетке, которую мы рассматриваем, направо ушла материнская хромосома A3 и отцовская B1, а налево – материнская В1 и отцовская A3 (рис. 7–2–5). Вероятность такого варианта расхождения – 1/4.

Но фокус в том, что после кроссинговера мы не можем ни одну хромосому назвать ни чисто материнской, ни чисто отцовской. И та, и другая содержат одну “безобменную” хроматиду, а другую – обменную, кроссоверную, в которой часть получена от отца, а часть – от матери.

Размежевание между сестринскими хроматидами

Немедленно после расхождения гомологов начинается второй тур мейоза, при котором опять нити веретена крепятся к центромерам и начинают тянуть их к разным полюсам. Склеенные центромеры сестринских хроматид некоторое время удерживают их вместе и позволяют сестринским хроматидам сориентироваться так, что после разрушения склеек между центромерами к одному полюсу уйдет всегда и только одна из сестринских хроматид. То есть каждая хроматида с равной вероятностью уходит либо к одному полюсу, либо к другому.

Цель мейоза достигнута. Геном располовинен. Причем располовинен идеально: в каждой гамете каждая хромосома представлена в одном экземпляре. Они готовы к новому слиянию с гаметами супруги и созданию новых диплоидных организмов. Но дело не только и не столько в том, что мейоз позволил точно развести гомологи по гаметам. Он превосходно выполнил и другое, гораздо более важное свое предназначение – он перетасовал родительские аллели.

У нашего кота в мейоз вступили 19 отцовских и 19 материнских хромосом, и каждая со своими аллелями. Если в каждой из пар произошел хотя бы один кроссинговер (а без него хромосомы не смогут нормально разойтись в гаметы), то в итоге мы получаем гаметы, содержащие 219сочетаний некроссоверных отцовских и материнских хроматид и как минимум столько же кроссоверных сочетаний. На самом деле кроссоверных сочетаний гамет должно быть гораздо больше. Это только на самых маленьких парах хромосом происходит по одному кроссинговеру. На самых больших их может быть до шести! По нашим оценкам, в каждой клетке – предшественнице гамет у котов происходит около 42 кроссинговеров129,что дает нам 242сочетаний кроссоверных хроматид в гаметах. Эти кроссоверные хроматиды несут совершенно новые сочетания аллелей, которых не было в родительских хромосомах. Конечно, каждый сперматозоид несет только одно-единственное сочетание, но сперматозоидов миллиарды, и в каждом из них свое.

Женский и мужской мейоз: одинаковая хореография и разные расписания

А как идет мейоз у самок? В принципе, точно так же. Все события объединения и размежевания гомологов и хроматид происходят по одному и тому же сценарию у обоих полов. Вся разница в расписании. Первый тур мейоза начинается у котов месяцев в шесть-восемь от роду, когда им приходит пора любви и грусти нежной. У кошек он начинается еще раньше, когда они даже и не кошки вовсе, а эмбрионы на шестой-седьмой неделе развития. У самцов стволовые клетки семенников с наступлением половой зрелости начинают делиться асимметрично, оставляя одну дочернюю клетку стволовой, а другую направляя на мейоз. Однажды запущенный, этот процесс идет у котов без перерывов всю оставшуюся (половую) жизнь131.

У кошек расписание иное132. У них в мейоз вступают все предшественники половых клеток практически одновременно (на 6–7-й неделе эмбрионального развития), доходят до стадии полного объединения гомологов и на этой стадии замирают на долгие годы. В первое деление мейоза половые клетки кошки вступают небольшой группой и именно в тот момент, когда кот сжимает ее в своих объятиях[57]. Немедленно за первым делением мейоза (расхождением гомологов) следует второе (расхождение хроматид). Сперматозоид попадает в уже гаплоидную яйцеклетку.

Есть еще одно важное отличие женского мейоза от мужского: у котов каждая вступившая в мейоз клетка дает четыре сперматозоида. У кошек каждая вступившая в мейоз клетка дает одну-единственную яйцеклетку. Почему так? Потому что для сперматозоида важно доплыть до яйцеклетки так быстро, как это возможно. А именно, быстрее любого другого

От мейоза к Менделю

Вернемся, однако, от котов вообще к нашему Коту. Если мы будем следить за каждым из генов по отдельности, то легко увидим, что наш (и любой другой) кот производит равное число гамет, несущих тот или иной аллель: 50%Mkи 50%mk;50%Wsи 50%w(рис. 7–3). Что будет, если мы найдем нашему Коту – черному, коротконогому, с белым пятном на груди – абсолютно черную, без пятна, длинноногую подругу если не жизни, то сезона – и получим от них очень много потомков, а потом подсчитаем, сколько из них каких и в стопятисотый раз проверим законы Менделя?

По каждому из генов мы имеем абсолютно менделевское расщепление при скрещивании особи гетерозиготной по всем интересующим нас генам (нашего кота) с особью гомозиготной по рецессивным аллелям этих генов (его подругой) – половину с белым пятном, половину без него; половину коротконогих, половину длинноногих.

Рис. 7–3.Возможные варианты объединения гамет Кота и его подруги.

Итак, мы убедились, что в их потомстве соотношения генотипов по генамWиMkи фенотипов по цвету шерсти и длине ног точно соответствует второму закону Менделя – 1:1.

Теперь давайте проверим на них третий закон Менделя и исключения из него. Закон этот называется Законом независимого наследования и гласит:

“при скрещивании особей, отличающихся друг от друга по двум (и более) парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга”.

Этот закон, как и первые два, однозначно следует из механики мейоза. Он абсолютно справедлив для генов, локализованных в разных хромосомах, и дает сбои для сцепленных генов, сидящих на одной и той же хромосоме. Как вы помните, и ген белого пятнаW,и ген коротконогостиMkнаходятся на хромосоме B1. Если бы они находились в разных хромосомах, то мы бы получили менделевское расщепление: 25% коротконогих без пятна, 25% длинноногих с пятном, 25% коротконогих с пятном и 25% длинноногих без пятна. Разные хромосомы расходятся в мейозе независимо друг от друга и так же независимо друг от друга объединяются в зиготах.

На сцепленных друг с другом генах, то есть таких, которые находятся в одной и той же паре хромосом, третий закон Менделя дает сбои. Сцепленные гены расходятся по гаметам не независимо. При этом чем физически ближе друг к другу они расположены, тем менее независимо они расходятся, тем чаще они уходят в одну и ту же гамету. Именно поэтому среди детей нашего Кота коротконогих без пятна и длинноногих с пятном котят больше, чем длинноногих без пятна и коротконогих с пятном. Потому что два гена, которые контролируют эти признаки, находятся довольно близко друг к другу. На расстоянии 20 сантиморганов – так в долях кроссоверных потомков принято оценивать расстояние между генами на генетических картах.

Эпилог

Ну вот и зачем вот это вот все? Зачем это бедному Коту? Зачем ему каждую весну (а то и чаще) впадать в нежную грусть, зачем ему метить заборы, драться с соседскими котами, зачем ему безжалостно рвать свои хромосомы, а потом вновь их сшивать, зачем ему тасовать свои гены и хромосомы и разводить их по отдельным клеткам? Зачем ему тратить столько времени и энергии на всю эту ерунду, зачем ему все эти безумные риски на каждом шагу?

Он может потерять хвост или что похуже в драке с соседскими котами. Он может фатально повредить свои бесценные гены, внося в ДНК двунитевые разрывы. Он может сшить их неправильно. Он может неверно перетасовать хромосомы, так что в одну гамету попадут обе хромосомы В1, а в другую ни одной. И потом, когда наш несчастный кот пройдет через все это, он должен доверить свои драгоценные гены кошке, которую он в первый раз видит. Ну ладно, во второй. Но откуда он знает, что у нее за гены, насколько они хороши, насколько они совместимы с его генами? Ведь если он промахнется с выбором, то его потомки могут погибнуть. И это будет означать, что в эволюционном смысле он как бы и не жил вовсе.

А куда ему деваться, скажете вы. Инстинкт размножения!

Размножения, говорите? Мы вас умоляем! Это слезы, а не размножение!

Бесполое размножение вдвое более эффективно! Потомков приносят все члены бесполой популяции, а при половом – только самки. Да, мы догадываемся, для чего нужны самцы, но зачем их столько! Одного-двух хватило бы на всю деревню.

Представьте мир, где кошки размножались бы клонированием, выдавая одинаковых, предсказуемых котят, с теми же полосками и тем же характером, что у мамы. Никаких компромиссов с партнером, который может подсунуть “бракованные” гены. Никаких потерь времени на ухаживания – только эффективное производство идеальных наследников. В стабильном мире, где вчера, сегодня и завтра все одинаково, такой подход выигрывал бы без вопросов.

Такой мир существовал бы по правилам эволюционного фастфуда: быстро, дешево, без хлопот. Бесполое размножение – словно готовый рецепт выживания, где не нужно рисковать, экспериментировать и делиться удачей с кем-то еще.

В чем же дело? Если бесполое размножение так удобно, а половое создает бездну проблем, то почему не только кошки, но и большинство многоклеточных, да и немало одноклеточных организмов предпочли половое размножение?

Потому что при половом размножении рождаются РАЗНЫЕ котята. Не сильно похожие на своих родителей и друг на друга. Именно в этом – в перетасовке генов, которую обеспечивает половое размножение, – кроется секрет его успеха! Половое размножение, при котором каждый котенок становятся уникальным “миксом” генов родителей, дает и котятам, и их родителям три ключевых преимущества.

1. Если кошка размножается бесполым путем, ВСЕ ее гены передаются потомкам. Но представьте, что в ДНК матери закралась вредная мутация – например, предрасположенность к болезни сердца. У ее “клонов” эта мутация тоже будет, а у следующих поколений к ней добавятся новые и новые поломки. Этот процесс (по имени его открывателя он называется храповиком Меллера) похож на механизм, который щелкает только в одну сторону: вредные изменения накапливаются, а избавиться от них невозможно.

Половое размножение ломает храповик Меллера. При перетасовке генов

2. Если кошка размножается бесполым путем, ВСЕ ее гены передаются ВСЕМ ее потомкам, и ВСЕ ее котята оказываются генетически идентичными.

От конкуренции сибсов (братьев и сестер) никуда не денешься. Как говорил один великий мыслитель: “Старшие сестры и младшие братья даны нам в наказание за наши грехи”. При бесполом размножении мы имеем конкуренцию сибсов в худшем ее проявлении. Все они хотят одного и того же. Но если котята разные – один быстрый, другой терпеливый, третий с чутким нюхом – они “делят” среду, не мешая друг другу. Половое размножение создает генетическое разнообразие, снижая конкуренцию между сибсами и тем самым повышая приспособленность их родителей.

3. Если кошка размножается бесполым путем, ее потомки оказываются ее точными копиями. А время-то идет, а мир-то меняется, и ее котятам приходится жить не в том мире, в котором жила и была счастлива их мать. Меняется климат, появляются новые вирусы и бактерии. Добыча становится хитрее и ловчее с каждым поколением.

В этом мире “приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте!”, говорила Красная Королева из “Алисы в Зазеркалье”[58]. То, что было хорошо в прошлых поколениях, не сильно полезно сейчас. Чтобы выжить в этом мире, нужно быть иными, не похожими на родителей. При перетасовке генов в мейозе и их комбинации при скрещивании в каждом поколении возникают все новые и новые комбинации аллелей, которых никогда не было до и никогда не будет после. Каждый из нас абсолютно уникален. Благодаря мейозу и половому размножению. И, конечно, отдельное спасибо нашим маме и папе.

Да, кстати, для полового размножения, как правило, нужно два пола. Как получаются котики и кошечки, мы обсудим в следующей главе.

Глава 8

Черепаховые кошки и естественная история половых хромосом

Пролог

Проблема определения пола во все века волновала человечество. Она уже давным-давно решена, и решение это вошло во все учебники. Но человечество учебников читать не любит, а неутомимо разрабатывает все новые и новые системы предсказания и, пуще того, системы планирования пола ребенка. Интернет и книжные магазины полны гарантированными методами планирования пола.

Был такой замечательный сайт –www.polrebenka.ru.Имелось в виду не половина ребенка, а пол ребенка. Чтобы произвести ребенка желательного пола, надо было заполнить анкету, указав дату, место и время рождения (не всегда паспортное, предупреждал сайт), а также вес и рост при рождении обоих супругов и их родителей. Кроме этого нужно было указать даты начала трех последних менструальных циклов. Ну и, конечно, заявить, кого вы хотите – мальчика или девочку. И самое главное – сделать предоплату на сумму 34 800 рублей. В ценах 2009 года, если кто-то их еще помнит, это было чуть больше 1000 долларов. За эти деньги вам присылали детальный календарь зачатий на грядущий год.

Научное обоснование было очень научное. Оно базировалось на представлении “о человеке как энерго-вибрационной субстанции”. Суть метода планирования пола будущего ребенка заключалась “в выявлении преобладания энергии одного из родителей на момент зачатия”. “Если в период формирования признаков пола у плода энергетический потенциал отца преобладает над потенциалом матери, то зародится мальчик, в обратном случае – девочка”. Как утверждали авторы, “методика была отработана более чем в 108 000 исследований. За время существования метода (13 лет) не было ни одной ошибки!” Еще бы. Попробуйте доказать, если что-то пошло не так, что вы строго блюли календарь зачатий.

Сейчас на смену этим глупостям пришел постмодернизм. Его адепты рассматривают пол человека как социальный конструкт, в формировании которого гены хоть и играют некоторую роль, но явно не главную. Они считают, что полов (гендеров) у человека не два, а гораздо больше и между ними нет непреодолимых границ, а есть плавные и незаметные поверхностному взгляду переходы. Нет, больше мы вам про пол человека ни слова не скажем. Конструируйте его, как хотите. Мы займемся кошечками и котиками.

Пол в эмбриогенезе

Школьный учебник гласит, что все клетки тела женщины (или кошки) имеют две Х-хромосомы, а мужчины (или кота) – одну X и одну Y. Когда кошкам приходит время производить яйцеклетки, каждая яйцеклетка получают одну X-хромосому. Коты же производят половину сперматозоидов с одной Х-хромосомой и половину с Y. При оплодотворении получается половина зигот XX, которые потом развиваются в кошечек (или девочек), и половина зигот XY, которые потом развиваются в котиков (или мальчиков).

Итак, XX – кошечка, XY – котик. А кем будет котенок XXY? Котиком (хотя стерильным). А с одной X без Y? Кошечкой. Отсюда следует, что ключевую роль в определении пола млекопитающих играет Y-хромосома.

Ранние стадии развития XX– и XY-эмбрионов кошки идентичны. У тех и других на третьей неделе эмбрионального развития образуются зачатки и мужского, и женского репродуктивного тракта и зачатки половых желез – гонад. В это время они выглядят одинаково. На четвертой неделе эмбриогенеза у XY-зародышей недифференцированный зачаток гонад начинает развиваться по мужскому типу: клетки внутреннего слоя интенсивно делятся. После этого мужские гонады выделяют два гормона: один (известный всем тестостерон) стимулирует развитие мужского полового тракта, а другой (антимюллеровский гормон) – инволюцию зачатка женского полового тракта.

Иными словами, чтобы получить котика, надо кое-что сделать. Если не делать ничего – получится кошечка. Недифференцированный зачаток гонад у ХХ-эмбрионов на той же четвертой неделе, но на день-два позже начинает развиваться с интенсивным делением внешнего слоя. Синтез эстрогенов в этом слое направляет дальнейшее развитие по женскому типу133.

Ген, который включает дифференцировку гонад по мужскому типу со всеми вытекающими последствиями, находится на Y-хромосоме. Этот ген назвалиSex reversal Y – SRY. Пусть вас не смущает это название. По старой доброй генетической традиции название гену дали, основываясь на его очевидно патологическом эффекте. В тех крайне редких случаях, когда этот ген перемещается с Y на X, мы действительно получаемsex reversal– разворот пола: XX-особей мужского пола и XY-особей женского пола. СейчасSRYвыделен и расшифрован у большинства млекопитающих, в том числе у кошки и многих других кошачьих134. Можете полюбоваться[59]. Это самый уникальный ген из всех уникальных генов. Он содержит один-единственный экзон.

Его роль в детерминации мужского пола показали в прямом опыте. ДНК этого гена ввели в оплодотворенную ХХ-яйцеклетку мыши и получили ХХ-самца. Итак, мы теперь имеем в руках ген мужского пола и знаем, что он работает. Мы также знаем, где, когда и как долго

Где? В зачатках еще не дифференцированных по полу половых желез.

Когда? Когда зачатки уже есть, но еще не дифференцированы.

Как долго? У мыши – день-полтора. У кошки, видимо, тоже. Когда дифференцировка гонады завершается, он уже не нужен.

Что он делает? Синтезирует белок под названием Sex-determining region Y-protein – белок определяющего пол района Y-хромосомы. Он связывается с ДНК генаSOX9 на хромосоме E1, который синтезирует другой белок, который связывается с ДНК других генов, которые запускают дифференцировку клеток, которые продуцируют тестостерон и антимюллеровский гормон, которые индуцируют развитие по мужскому типу135. Вот такой типичный для генной регуляции “Дом, который построил Джек”.

Итак, генSRY,который находится на Y-хромосоме, – это ключевой регулятор пола у кошек и всех остальных млекопитающих, включая и нас с вами. Как он оказался на Y-хромосоме и откуда вообще взялись половые хромосомы?

Взлет и падение Y-хромосомы

Множество раздельнополых животных и растений прекрасно обходятся без половых хромосом. Пол у них определяется кумулятивным действием нескольких генов или условиями среды: температурой, социальным статусом, возрастом и другими обстоятельствами. Половые хромосомы возникали в эволюции животных и растений многократно и независимо на основе разных пар хромосом. Они появлялись, когда в результате мутации пол начинал определяться не условиями среды и не сочетанием нескольких генов, а одним-единственным геном.

За направление развития в сторону мужского пола в таком случае отвечает один вариант (аллель) гена, а за развитие по женскому пути – другой. В присутствии обоих вариантов одновременно доминирует один из них: мужской в Y-хромосоме или женский в W-хромосоме, как у птиц. Несущие этот ген хромосомы и становились половыми. А не несущие (то есть все остальные хромосомы) – их же надо как-то называть – называют аутосомами.

Специалисты по половым хромосомам давно пришли к убеждению, что у общего предка млекопитающих, который жил на Земле около 200 миллионов лет назад, будущие хромосомы X и Y были одинаковыми и полностью гомологичными. Около 170 миллионов лет назад у общего предка сумчатых и плацентарных млекопитающих на одной из них (той, которая потом стала Y) генSOX3 удвоился, и в одной из копий возникла мутация, превратившая его в главный ген мужского полаSRY136. Только этим и различались тогда X– и Y-хромосомы[60].

Однако со временем на Y-хромосоме рядом с геном самцовостиSRYстали накапливаться полезные для самцов гены. Сейчас их довольно много – гены, контролирующие сперматогенез, высокий рост и прочие мужские достоинства. Они возникали за счет мутаций и/или переносились туда из других хромосом.

Поскольку самкам такие гены были как минимум бесполезны, а иногда и вредны, естественный отбор стал подхватывать любые изменения, предотвращающие обмен генами (рекомбинацию) между X– и Y-хромосомами. В результате рекомбинация полностью прекратилась почти на всей Y-хромосоме. Но как только прекратился обмен генами между Х– и Y-хромосомами, Y-хромосома начала катастрофически деградировать, терять активные гены и становиться все более отличной от X.

Почему прекращение обмена вызвало деградацию? Потому что в любой нерекомбинирующей хромосоме включается храповик Мёллера (см. главу 7): в ней одна за другой начинают накапливаться вредные мутации. Их становится все больше и больше, и отделаться от них без рекомбинации невозможно.

Можно предположить, что Y-хромосома общего предка кошки и других млекопитающих после частичного развода с X прошла именно этот путь. Гены, необходимые для детерминации мужского пола, поддерживались в рабочем состоянии естественным отбором. Все прочие гены накапливали дефекты и постепенно деградировали.

С Х-хромосомами этого не происходило. Встречаясь при очередной смене поколений в половых клетках самок, они спаривались друг с другом, сверяли свой генный состав и тем самым поддерживали все гены в рабочем состоянии. Х-хромосома кошки и большинства исследованных млекопитающих содержит полторы тысячи генов. Y-хромосомы кошки и человека, как и у большинства млекопитающих, гораздо меньше по размеру, чем соответствующие Х-хромосомы. При этом бóльшую часть Y-хромосомы составляют обломки генов и ретровирусов, некодирующие короткие повторы ДНК и прочий генетический мусор.

Если аппроксимировать темп деградации Y-хромосомы на будущее, то оказывается, что жить ей осталось от 50 тысяч до 5 миллионов лет138. После этого она окончательно и безвозвратно исчезнет. Одни ученые считают, что после этого исчезнут мужчины, а за ними и все человечество. Про исчезновение котов впрямую говорить никто не решается, но если и вправду Y неуклонно деградирует, то котов не минует чаша сия, а вместе с ними пропадет и все кошачество.

Другие ученые полагают, что мужской пол никуда не денется, но начнет определяться другой генетической системой.

Наконец, третьи утверждают, что дегенерация остановилась миллионы лет назад и Y-хромосоме ничего не угрожает. Есть разные способы омоложения Y-хромосомы: перенос генов с аутосом, самокоррекция поврежденных генов за счет образования шпилек ДНК и рекомбинации внутри шпилек, возникновение новых генов из ретровирусов и прочего генетического мусора. Одним словом, ученые спорят139.

Прямой анализ последовательностей ДНК Y-хромосом котов и других кошачьих показал, что она хоть и деградировала, но вполне прилично выглядит. Для своего возраста.

Сейчас в Y-хромосоме кошки выделяют три района, несущие функциональные гены140.

1. Район высокой гомологии между X и Y. Именно в этом районе происходит спаривание и рекомбинация половых хромосом в мейозе у самцов. Высокая гомология здесь поддерживается за счет регулярной сверки и чистки его генетического состава. Остается открытым вопрос, от насколько далекого предка достался современным котам этот район. Сначала казалось очевидным, что от того самого последнего 170 000 000-летнего предка, у которого только-только возникSRY,и хромосома, на которой он возник, стала Y-хромосомой. Но тогда генетический состав этого района гомологии между X и Y должен быть одинаковым или хотя бы сильно похожим у представителей разных отрядов млекопитающих. Оказалось, что это не так. Сравнение между людьми и мышами не выявило ничего общего в составе этого района. Скорее всего, районы высокой гомологии между X и Y возникли у приматов и грызунов независимо за счет их переноса на половые хромосомы с аутосом. Массивные и очень недавние переносы хорошо видны на половых хромосомах парнокопытных млекопитающих141. С котами пока вопрос остается открытым.

2. Встык с этим районом в Y-хромосоме кошки находится район вырожденной гомологии между X и Y. Вот он точно унаследован от 170 000 000-летнего предка и состоит из остатков древних аутосом, эволюционировавших в сторону половых хромосом. Представители разных отрядов млекопитающих (приматы, грызуны, хищные) сходны по генетическому составу этого участка. В нем находится полтора десятка уникальных генов, которые все еще обнаруживают определенную гомологию со своими родственниками на Х-хромосоме.

3. Перестроенно-повторенный район состоит из различных многократно перестроенных и повторенных генов. Он содержит как белок-кодирующие, так и некодирующие гены, которые работают почти исключительно в семенниках и играют важную роль в сперматогенезе. В этом же районе находятся функциональные и перестроенные копииSRY. Некоторые гены этого района происходят от уникальных генов вырожденной гомологии между X и Y. Остальные были внесены

Что замечательно, все виды семейства кошачьих очень сходны друг с другом по генетическому составу этого района. Это значит, что по крайней мере последние 20 миллионов лет их Y-хромосома не очень-то и меняется. Она давно прекратила деградировать и научилась поддерживать свои гены в целости и сохранности, не сверяясь с Х-хромосомой, а полагаясь только на себя.

Деградация Y и проблемы котов

Следы общего происхождения половых хромосом, последующего накопления различий в их генетическом составе и частичной деградации Y-хромосомы хорошо видны в мейозе у котов. Хромосома Y в 4 раза короче хромосомы Х. Их район высокой гомологии составляет примерно 6% от длины Х-хромосомы и 30% от длины Y.

Вот тут-то у котов и проблема. Чтобы прийти к сезону размножения в боевой готовности, они должны произвести несколько десятков миллионов гамет. Для этого они должны провести все свои хромосомы через мейоз. То есть им придется в каждую гамету положить по одной хромосоме из каждой пары. Для этого хромосоме нужно сначала найти своего гомолога, с ним спариться и рекомбинировать, а потом уже разойтись к разным полюсам клетки в момент первого деления мейоза (см. главу 5). У самок проблем нет. Их половые хромосомы – две хромосомы Х – гомологичны по всей длине, легко спариваются и могут рекомбинировать в любом месте.

Иное дело у котов. Район гомологии очень маленький. Спаривание и рекомбинация происходят только в нем. Иногда в перестроенно-повторенном районе Y-хромосомы образуются шпильки самоспаривания и саморекомбинации внутри них. Благодаря этим событиям в Y-хромосоме возникают прямые повторы и обращенные повторы[61]. За счет них Y-хромосома компенсирует отсутствие нормальной рекомбинации и поддерживает свои гены в рабочем состоянии.

Но проблема котов не только в отсутствии рекомбинации между бóльшими частями Х и Y, а в том, что эти части остаются неспаренными. И это очень опасно. В половых клетках на этой стадии действует суровый закон: клетки, содержащие неспаренные участки хромосом, на следующую стадию не пропускаются и подлежат немедленному уничтожению.

В половых клетках есть специальные системы контроля, которые строго отслеживают завершенность спаривания хромосом и репарации всех разрывов ДНК. Как только они обнаруживают неспаренный участок по наличию на нем нерепарированных разрывов, включается программа самоуничтожения клетки (апоптоз). Понятно, почему такой закон возник. Отсутствие спаривания указывает на серьезные генетические нарушения: крупную хромосомную перестройку, внедрение ретровируса, тяжелые неизлечимые повреждения ДНК.

Как тогда быть котам (и всем остальным самцам с системой ХY)? Что делать с неспаренными частями Х– и Y-хромосом, чтобы обмануть контролеров и обойти закон? Правильно, надо их спрятать, упаковать так, чтобы их не нашли клеточные контролеры. Достигается это за счет программируемой модификации упаковочных белков хромосом на неспаренных участках половых хромосом. Эта модификация приводит к прекращению транскрипции генов, которые в этих участках находятся. Этот процесс называется мейотической инактивацией половых хромосом142. В ходе него пара половых хромосом превращается в компактную структуру, так называемый половой узелок, который от греха подальше отодвигается на периферию клеточного ядра и становится недоступным для систем мониторинга. Внутри этого узелка работают свои системы репарации, которые не нуждаются в гомологичной матрице, чтобы залечить разрывы ДНК в неспаренных участках.

Как это сплошь и рядом происходит в ходе эволюции, все проблемы решаются в порядке их поступления. Решаются они подручными средствами, не лучшими из возможных, а теми, что уже созданы для решения совсем других проблем. Механизмы инактивации неспаренных участков были созданы для подавления транскрипции ДНК ретровирусов, которые по умолчанию считались вредоносными и подлежащими безусловному отключению. И вот этот механизм пригодился для спасения деградирующей, теряющей гены Y-хромосомы.

Деградация Y и проблемы кошек

Х-хромосома кошки содержит 1537 генов[62]. Это составляет около 7,5% от общего числа генов кошки. В котовой Y-хромосоме генов кот наплакал. Такие вопиющие различия между Х и Y характерны для всех плацентарных млекопитающих, включая и нас с вами. У сумчатых перекос в пользу Х еще сильнее. Тогда получается, что у любой самой захудалой кошки на 7,5% больше генов, чем у любого сколь угодно красивого и орденоносного кота. Обидно и несправедливо.

Разные виды по-разному преодолевают этот дисбаланс, компенсируя избыточную дозу генов у самок143, 144. У самцов мух единственная X-хромосома работает вдвое активнее (производит вдвое больше РНК), чем каждая Х-хромосома самки (у которой их две). Млекопитающие выбрали иной путь. В каждой клетке взрослой самки работает только одна Х-хромосома, а вторая молчит: она практически полностью инактивирована и очень плотно упакована. Она легко заметна на цитологических препаратах – так называемое тельце Барра. Цитологи видели это тельце в образцах эпителия, соскобленного с внутренней поверхности щеки, еще в середине прошлого века и использовали для определения пола. Если есть тельце Барра – значит, самка, нет тельца Барра – значит, самец. А если два, но у самки? А если есть одно, но все равно самец? Объясните сами.

Инактивация одной из Х-хромосом в клетках самок была открыта в 1960-е годы английской исследовательницей Мэри Лайон. В честь первооткрывательницы это явление назвали лайонизацией.

Инактивация происходит довольно рано в ходе эмбрионального развития. На самых ранних стадиях работают обе Х-хромосомы. Затем часть клеток эмбриона специализируется на выполнении питающей функции. Позднее эти клетки войдут в состав плаценты. В этих клетках необратимо “выходит из игры” – инактивируется – одна из Х-хромосом145. Остальные клетки некоторое время остаются неспециализированными и при этом пользуются услугами обеих Х-хромосом, которые, однако, уже работают вполсилы. Они называются клетками внутренней массы эмбриона, и далее, в результате процесса дифференцировки, из них формируется собственно эмбрион. В этих клетках у всех исследованных плацентарных происходит инактивация одной из Х-хромосом.

Выбор хромосомы, подлежащей инактивации, происходит случайно: в одной клетке инактивируется отцовская Х-хромосома, в другой – материнская. Так этот процесс идет у всех плацентарных млекопитающих, включая кошку и человека. При этом единожды сделанный выбор не пересматривается. Если в некой клетке-прародительнице отключилась материнская Х-хромосома, то во всех дочерних, внучатых и т. д. клетках она же останется выключенной.

Рассмотрим этот процесс на кошках. Ген рыжей окраскиO (Orange)находится у них в Х-хромосоме. Если мы скрестим рыжую кошку с нерыжим (черным, агути, голубым, каким угодно, только не рыжим) котом, то все их сыновья будут рыжими (X от матери, Y от отца), а все дочери – двухцветными, или разномастными (в терминологии Рулье). На их шкурке мы увидим смесь рыжих и нерыжих (черных, агути, голубых, каких угодно, только не рыжих) пятен.

Рис. 8–1.Инактивация Х-хромосомы у гетерозиготных кошек приводит к формированию черепаховой окраски.

Почему? Потому что у самок-эмбрионов часть пигментных клеток возникла из клеток внутренней массы, в которых инактивировалась отцовская Х-хромосома

Трехцветные кошки

Интересно, что наличие белого пятна изменяет размеры рыжих и нерыжих пятен. У двухцветных кошек рыжие и нерыжие участки очень мелкие и сильно перемешаны друг с другом. У трехцветных (рыжий, нерыжий, белый цвет) кошек размеры пятен гораздо больше и границы между ними гораздо более четко очерчены (вкл., илл. 6, 14, 18, 21).

Как ген белой пятнистостиWS,который находится не на Х, а на В1-хромосоме, может влиять на размеры и распределение рыжих пятен? Чтобы это понять, давайте вернемся к моменту инактивации одной из Х-хромосом. Представьте себе, что среди множества клеток эмбриона есть только две клетки, которые потом станут меланобластами. Для каждой из них вероятность инактивации той (рыжей) или иной (нормальной, нерыжей) Х-хромосомы равна ½. Если клеток две, то у ¼ эмбрионов инактивируются обе рыжие Х-хромосомы, и кошечки, развившиеся из таких эмбрионов, будут абсолютно нормальными. У ¼ эмбрионов инактивируются обе нормальные хромосомы и кошечки, развившиеся из таких эмбрионов, будут абсолютно рыжими. У ½ эмбрионов в одной из двух исходных клеток инактивируется рыжая Х, а в другой нормальная Х, и кошечки, развившиеся из таких эмбрионов, будут наполовину нормальными, наполовину рыжими.

Если же среди множества клеток эмбриона есть 1000 клеток, которые потом станут меланобластами, то вероятность того, что во всех меланобластах инактивирована рыжая Х-хромосома, равна (½)1000. Из этого, между прочим, следует, что рождение чисто рыжей или абсолютно нормальной кошечки от брака рыжего кота и нормальной кошки в принципе возможно и не нарушает законов природы. В общем виде эта вероятность равна (½)N,где N – число будущих меланобластов. Как правильно заметил Николай Васильевич Гоголь: “Кто что ни говори, а подобные происшествия бывают на свете, – редко, но бывают”.

Чем меньше число клеток, специализирующихся на пигментогенезе, тем меньше число клонов клеток их потомков, которые затем последовательно воспроизведут инактивацию, и тем больше будет численность клеток в каждом из них. Теперь вспомним, что делает аллельWS. Она тормозит пролиферацию и миграцию пропигментных клеток – меланобластов. Тем самым она уменьшает число клонов и увеличивает размеры рыжих и нерыжих пятен у трехцветных кошек. Когда его нет в геноме конкретного эмбриона, то число пропигментных клеток и клонов очень велико, а численность каждого из них мала, и рыжие и нерыжие пятна перемешаны на шкурке двухцветной кошки хаотически и без четких границ между собой.

Что делаетXIST

Ключевую роль в случайной инактивации одной из Х-хромосом играет генXIST(X-inactive specific transcript,или X-специфический транскрипт неактивной Х-хромосомы)143. Это очень странный ген. Он производит не инструкцию для сборки белка-рабочего, а самого “рабочего” – длинную РНК, которая обволакивает Х-хромосому, как кокон, и “усыпляет” ее. СXISTтранскрибируются гигантские РНК, состоящие из 17 тысяч нуклеотидов. Эти РНК не используются в качестве матриц для синтеза белков, а работают сами по себе. Они, несомненно, принимают участие в установлении неактивного состояния, так как Х-хромосома, у которой отсутствует район генаXIST,никогда не инактивируется. Если же генXISTискусственно перенести на аутосому, то она инактивируется.

РНКXISTдействует только на ту хромосому, которая его произвела, а не инактивирует все подряд. Создается впечатление, что эта молекула работает строго локально, расползаясь вдоль по хромосоме от места транскрипции. Она окутывает Х-хромосому, словно кокон. На этот кокон немедленно собираются различные белковые комплексы инактивации генов и блокируют транскрипцию почти всех генов хромосомы. Запомните это “почти”. Чуть позже мы поговорим о генах, которые избегают инактивации.

До начала инактивации обе Х-хромосомы производят немного РНК из генаXIST. Во время инактивации та Х-хромосома, которая останется активной, выключаетXIST,а та, что инактивируется, напротив, включает его транскрипцию на полную мощность. Как только процесс инактивации завершен, отпадает необходимость в работе генов-выключателей. Х-хромосомы автоматически воспроизводят свое состояние (одна – активное, другая – молчащее) при каждом делении клеток.

Ряд генов неактивной Х-хромосомы ускользает от инактивации. Мы полагаем, вы уже догадались, что это гены, которые находятся в районе спаривания с Y-хромосомой, – это гены, присутствующие и на Х–, и на Y-хромосомах. И у XY-самцов таких генов по паре, и у XX-самок их столько же – этим генам не нужна компенсация дозы. Но и в других районах Х-хромосомы есть гены, которые инактивируются не полностью, не навсегда и не во всех тканях, либо не инактивируются вовсе.

Молекулярные механизмы инактивации Х-хромосом наиболее подробно исследованы у мыши, гораздо хуже – у человека. У кошки они не исследованы вовсе. То, что мы написали выше, касается мыши. У человека все немного не так. Как у кошки – не знает никто.

Эпилог

А теперь, после разбора всех этих проблем, давайте еще раз пройдемся по истории половых хромосом и вспомним, как все хорошо начиналось. У общего предка кошки, мыши, человека и даже кенгуру не было половых хромосом. Пол определялся как попало. Например, как у крокодилов. Холодно – самцы, жарко – тоже самцы, комфортно – самки. Вроде и неплохо, вроде даже полезно, но уж очень ненадежно. Любой каприз погоды, и мы получаем сильный перекос в соотношении полов со всеми вытекающими из этого перекоса проблемами: ростом агрессии, падением рождаемости, инфантицидом и всем таким малоприятным. Гораздо надежнее иметь постоянное и гарантированное соотношение: один кот к одной кошке.

Именно такое соотношение полов обеспечил один-единственный доминантный ген мужского полаSRY,как только он возник на одной из хромосом, которая немедленно стала хромосомой Y. Как только она стала половой хромосомой, на нее неизбежно стали слетаться гены мужского пола (драчливости, склонности мочиться по углам и т. п.[63]), для него полезные, а для женского бесполезные или даже вредные. Переходы генов (рекомбинации) с “женской” (Х) на “мужскую” (Y) хромосому стали поэтому нежелательными и отбором начали решительно отметаться (рис. 8–2). Как только прекратилась рекомбинация, Y начала постепенно, но неуклонно дивергировать от Х, терять гены и вообще деградировать. Это породило серьезные проблемы, как у самцов, так и у самок.

Рис. 8–2.Эволюция половых хромосом у млекопитающих, или взлет и падение Y-хромосомы.

Дивергенция между X и Y привела к сложностям в мужском мейозе. Эти сложности худо-бедно разрешились путем инактивации обеих половых хромосом и упаковки их в компактный половой узелок, недоступный для контрольных механизмов половых клеток.

Утрата активных генов на Y и возникновение дисбаланса между дозой генов

Это, в свою очередь, наложило жесткий запрет на любые переходы генов с аутосом на половые хромосомы и обратно. Действительно, многие, если не все, аутосомные гены привыкли работать в паре, поэтому отключение одного из членов пары в X-хромосоме имело бы роковые последствия для носителей такой генной комбинации. К неблагоприятным последствиям может привести и перенос генов с Х-хромосомы на аутосому: такие гены не будут инактивироваться и вместо предусмотренной одной копии гена в клетках самок будут работать обе копии. В результате генный состав Х-хромосом у плацентарных млекопитающих законсервировался. Все они имеют практически одинаковые по набору генов Х-хромосомы, в то время как их аутосомы претерпели значительные изменения в ходе эволюции.

Эволюция половых хромосом, таким образом, сопряжена с паллиативными решениями возникающих проблем и противоречий. Эти решения создавали новые проблемы, которые тоже решались паллиативно, и так до бесконечности. Нашему творческому уму такой процесс кажется абсолютно бессмысленным и нецелесообразным. Результаты, достигнутые в ходе этого процесса (механизмы определения пола, дозовой компенсации, характер поведения хромосом в мужском и женском мейозах), представляются неоправданно усложненными и нецелесообразными. Если взяться с умом и четко сформулировать цель, все это можно было бы организовать гораздо проще, надежней и экономичней. Но в том-то все и дело, что эволюция ни в коем случае не есть целенаправленный процесс. Эволюция в самом своем существе – это постоянный поиск мелких решений сиюминутных задач. Чаще всего решения находятся не самые лучшие из возможных. Более того, они порождают новые проблемы, которые требуют решений. И эти решения опять же оказываются паллиативами. И так до бесконечности.

О том, какие проблемы возникали и как они решались в ходе эволюции кошачьих, мы поговорим в отдельной главе.

Глава 9

Коты города Лондона и генетика популяций

Пролог

Впервые профессор Энтони Серл услышал имя великого Джона Холдейна в японском лагере для военнопленных. Тогда он был не профессором, а потерянным мальчишкой, который ушел в армию сразу после школы и сразу попал в плен вместе со всем Сингапурским гарнизоном, и потом четыре с половиной года строил Дорогу смерти в Таиланде. Их было 180 тысяч азиатских каторжников и 60 тысяч военнопленных – строителей этой дороги. Половина каторжников и четверть военнопленных не дожили до освобождения. Энтони Серл дожил. Он вернулся в Англию, поступил в университет по ветеранской квоте, пришел к великому Джону Холдейну и спросил, что делать.

Дж. Б. С. Холдейна146,члена Королевского общества, человека выдающегося во многих отношениях, по праву считают одним из отцов-основателей современной эволюционной биологии и популяционной генетики. Он придумал одну из первых теорий происхождения жизни, правило Холдейна для гибридной стерильности и сделал множество важных открытий в области генетики, физиологии и биохимии. Он мог читать на одиннадцати языках и произносить речи на трех, был пламенным коммунистом и, как утверждают некоторые источники, советским шпионом под женским кодовым именем Интеллигенция. Его зажигательные статьи о науке в коммунистической газете “Дэйли Уоркер” пересказывали друг другу военнопленные в японском лагере.

Энтони Серл пришел к великому Джону Холдейну и спросил, что делать. Вот как он вспоминает их встречу147:

“Холдейн отнесся ко мне с симпатией (хотя в первый момент я привел его в ярость, усевшись по ошибке в его любимое кресло). Он предложил мне оценить разнообразие по окраске шерсти в большой выборке лондонских кошек и объяснил в нескольких словах, почему считает этот проект стоящим. Несмотря на мое полное незнание генетики кошек, я быстро согласился. Холдейн и его жена немедленно приобщили меня к этой науке. Они взяли меня на вечернее сафари по страшно разбомбленным районам вокруг Университетского колледжа Лондона, где провели со мной семинарские занятия и проэкзаменовали по распознаванию генотипов и фенотипов кошек. В то время не так уж трудно было найти подходящее место для учета кошек, поскольку довольно много «организаций по спасению животных» занимались отловом и уничтожением бродячих кошек. Не могу сказать, что внимательное исследование мусорных баков, заполненных кошачьими трупами, было очень приятным занятием, но, по крайней мере, такой подход позволил мне набрать большой материал за короткое время”.

В статье “Генные частоты у лондонских кошек”, которая вышла в 1949 году в “Журнале генетики”148,Энтони Серл привел данные по 700 (!) кошкам.

Идеальная популяция лондонских котов

Что же нашел Серл в мусорных баках города Лондона? Он нашел близкое к ожидаемому соотношение полов среди взрослых особей (49,1% кошек и 50,9% котов). Примерно половина котов была представлена кастратами. Интересно, что длинношерстных котов было вдвое больше среди кастратов, чем среди полноценных котов. Из этого Серл сделал странный вывод о том, что кастрация помогает росту волос. Он подкрепил его утверждением: “Давно известно, что кастрация ингибирует облысение у человека”.

При всем уважении, нам этот вывод кажется легкомысленным. Во-первых, если она и ингибирует выпадение волос, то уж никак не ускоряет их рост. Во-вторых, у кошек есть несколько мутаций, приводящих к отсутствию волос, но ни одна из них не связана с метаболизмом тестостерона или реакцией на него. В-третьих, длину шерсти кошек контролирует один ген с сильным эффектом(l, long hair)и, по-видимому, множество генов с более слабыми эффектами (см. главу 4).

Мы бы сделали совсем другой вывод: длинная шерсть повышает ее носителю шанс быть кастрированным. Кастраты – это, скорее всего, домашние коты, которые вышли погулять и попали в лапы истребителей бродячих котов. Тот факт, что среди них много длинношерстных, свидетельствует о превосходстве длинношерстных над короткошерстными в борьбе за любовь потенциальных хозяев. Благодаря этому они осваивают более комфортную экологическую нишу – премиум-корм вместо уличных объедков, мягкая лежанка вместо коробки под забором. Но при этом они проигрывают в борьбе за существование в широком, метафорическом, дарвиновском смысле. Их гены умирают с ними.

К борьбе за существование между котами мы еще вернемся, а пока обратимся к самому важному открытию Серла, ради которого и была затеяна Холдейном эта работа: демонстрации того, что бродячие кошки ведут себя как природная популяция.

Холдейн и другие отцы-основатели популяционной генетики считали, что идеальная природная популяция должна строго следовать закону Харди – Вайнберга. Этот закон был придуман в начале ХХ века и стал таким же краеугольным камнем, как все законы с двойными именами (Бойля – Мариотта, Джоуля – Ленца, Ломоносова – Лавуазье).

Закон Харди – Вайнберга гласит:

ЕСЛИ

1) популяция достаточно многочисленна, а лучше бесконечна, и

2) пары в ней формируются случайным образом, то есть партнеры не обращают внимания на

3) при этом строго внутри популяции, то есть наша идеальная популяция изолирована от других популяций, а также

4) один аллель не мутирует в другой; и

5) особи соблюдают законы Менделя, то есть гомозиготы производят 100% гамет с одинаковыми аллелями, а у гетерозигот 50% гамет несут один аллель, 50% – другой, и при этом

6) все генотипы в популяции одинаково хорошо приспособлены к среде, в которой они живут, то есть они производят равное число потомков, и их потомки и они сами обладают равной жизнеспособностью, и значит, популяция не подвергается отбору,

ТО частоты генотипов в такой идеальной популяции однозначно определяются частотами аллелей по формуле:

здесьp– частота аллеляА1,q– частота аллеляА2, иp+q=1,

и частоты эти в такой идеальной популяции, да, будут неизменными из поколения в поколение, ныне и присно, и вовеки веков, доколе не будет нарушено ни одно из перечисленных выше условий.

Вот такой суровый и, на первый взгляд, абсолютно невыполнимый закон. Где вы найдете такую популяцию, в которой выполняются все эти шесть нереальных условий!!!

А из него, между прочим, следует, что если в реальной популяции частоты генотипов достоверно отличаются от ожидаемых по формуле Харди – Вайнберга, то, значит, какие-то условия не выполнены!

Холдейн, снаряжая Серла в его экспедицию, как раз и хотел проверить кошек города Лондона на соблюдение закона Харди – Вайнберга. Распределение частот трех вариантов рыжей окраски для этого идеально подходило.

Как вы помните, ген рыжей окраски находится на Х-хромосоме (см. главу 3). Вы также помните, что у самок две Х-хромосомы, а у самцов одна. Кошки, у которых обе Х-хромосомы несут аллель рыжей окраски (О/О), и коты, у которых единственная Х-хромосома несет этот аллель(О),будут рыжими (см. главу 8). У них могут быть, а могут не быть белые пятна, нас это не волнует. Главное – они рыжие. Кошки, у которых обе Х-хромосомы несут нормальный аллель (о/о), и коты, у которых единственная Х-хромосома несет этот аллель(о),будут не рыжими. Они могут быть серыми, черными, голубыми, нас это не волнует. Главное – они не рыжие. Кошки, у которых одна Х-хромосома несет мутантный аллель, а другая нормальный (О/о), будут черепаховыми. То есть на шкурке таких гетерозиготных кошек будут рыжие и нерыжие (серые, черные, голубые) пятна. Учтите, что кошка с рыжими и белыми пятнами, в отсутствие пятен любого иного цвета, черепаховой не считается. Она считается рыжей.

Вот что увидел Серл в лондонских баках – табл. 9–1.

Табл. 9–1.Варианты окраски лондонских кошек148.

На основании этих данных он оценил частоту аллеляОв лондонской популяции. Каждый рыжий кот имеет один аллельО. Что значит “имеет”? Кот состоит из триллионов клеток, и каждая из них имеет одну копиюО.Но нас при подсчете все эти клетки не интересуют. Нам важно, что этот кот возник из зиготы, в которой была одна-единственная копияО. Поэтому в эволюционном смысле он носитель одного аллеляО. Каждый нерыжий кот – носитель одного аллеляо. Каждая рыжая кошка несет два аллеляО,каждая черепаховая – одинОи одино,каждая нерыжая несет два аллеляо.

Теперь считаем все аллели в популяции. АллелейО– 42 + 2 × 7 + 54 = 110, а аллелейо– 311 + 2 × 277 + 54 = 919 (рис. 9–1). Таким образом, частота аллеляОв лондонской популяции равна 110 / (110 + 919) = 0,11. Поскольку в популяции присутствуют только два аллеля: мутантныйОи нормальныйо,– частота нормального аллеляо– 1 – 0,11 = 0,89.

Затем Серл проверил соответствие наблюдаемых частот генотипов тем, которые должны были бы быть при таких частотах аллелей, если бы лондонская популяция соблюдала условия закона Харди – Вайнберга.

Проследим за ходом его расчетов и заодно попытаемся понять логику этого закона. Он строится на законах Менделя: гомозиготы производят 100% гамет с одинаковыми аллелями, у гетерозигот 50% гамет несут один аллель, 50% – другой.

Можно попытаться рассчитать вероятности встречи каждого генотипа с каждым. В том случае, если окраска партнеров никак не влияет на их взаимные чувства, вероятность брака рыжего кота с рыжей кошкой равна произведению частот этих генотипов в популяции, то есть 0,002. Все потомки от этого очень редкого брака будут рыжими, но большого вклада в следующее поколение они не сделают. Можно и дальше перебирать одну за другой все возможности, рассчитывать их вероятности и вероятности окрасок потомства. А можно поступить гораздо проще.

Рис. 9–1.Какие должны были быть частоты генотипов, если бы лондонская популяция кошек соблюдала условия закона Харди – Вайнберга.

Можно представить пул всех гамет в популяции как смесь яйцеклеток и сперматозоидов, несущих тот или иной аллель. А еще нужно допустить, что в эту смесь ничего не попадает со стороны. То есть коты и кошки, например, из Глазго (где могут быть иные частоты аллелей) не едут свататься в Лондон и не везут туда свои гаметы.

При этих допущениях нам не нужно рассчитывать вероятности встречи котов и кошечек, нам достаточно рассчитать вероятности встреч их гамет. Дальше нам следует допустить, что все генотипы обладают равной жизнеспособностью, и тогда мы получим ожидаемое соотношение генотипов в следующем поколении, показанное на рисунке 9–1.

Теперь сравним наблюдаемые (табл. 9–1) и ожидаемые (рис. 9–1) частоты разных генотипов (табл. 9–2).

Табл. 9–2.Наблюдаемые и ожидаемые частоты вариантов окраски среди лондонских кошек.

Частоты оказались очень похожими друг на друга. Хотя рыжих и нерыжих кошек оказалось чуть больше, а черепаховых чуть меньше, чем мы ожидали получить при допущении абсолютно случайной встречи гамет, эти различия между наблюдаемыми и ожидаемыми частотами статистически не достоверны.

Из этого Серл заключил, что бродячие кошки (и, видимо, только они из всех доместицированных видов) ведут себя как природная популяция. То есть:

1) численность популяции лондонских котов хоть и не бесконечна, но достаточно велика,

2) кошки и коты не обращают внимания на окраску друг друга, а скрещиваются с первым встречным, но при этом

3) строго внутри популяции – чужие коты здесь не ходят, а также

4) если аллельои мутирует вО,аОво; то это происходит крайне редко, и, конечно,

5) наследование рыжей окраски следует законам Менделя, и при этом

6) рыжие и нерыжие коты и кошки и черепаховые кошки одинаково хорошо приспособлены к среде, в которой они живут, то есть они производят равное число потомков, и их потомки и они сами обладают равной жизнеспособностью, в том числе им с

и, стало быть, частоты эти в такой идеальной популяции будут неизменными из поколения в поколение, ныне и присно, и вовеки веков, доколе не будет нарушено ни одно из перечисленных выше условий.

Этот вывод был сделан на основе анализа частот аллелей рыжей окраски, но он, очевидно, справедлив и для всех аллелей, вовлеченных в анализ. По этому гену мы можем отличать по фенотипу гетерозигот от обоих гомозиготных классов. Для других генов мы этого сделать не можем. Возьмем, например, аллельWSгена белой пегости. Мы знаем, что все гомозиготы по нормальному аллелю (w/w) не имеют белых пятен. Но отличить гомозиготWS/WSот гетерозиготWS/wмы не можем, потому что и те, и другие имеют белые пятна, хотя и разного размера. Однако, зная, что наша популяция подчиняется закону Харди – Вайнберга, мы можем оценить их частоты и численности разных генотипов по аллелюWS.

Попробуем это сделать. Среди 700 исследованных кошек и котов 280 животных не имели пятен. То есть частота нормальных гомозигот равна 0,4. Тогда по формуле Харди – Вайнберга мы определяем частоту аллеляw. Она равна квадратному корню из частоты нормальных гомозигот 0,63. Тогда частота аллеляWS– 1 – 0,63 = 0,37. Умножив эти частоты на общую численность исследованных кошек, мы можем вывести ожидаемые численности: 280 нормальных гомозиготw/w,325 гетерозиготWS/wи 95 гомозиготWS/WS. Серл разделил всех пегих кошек на три класса: небольшое пятно (282), среднее пятно (82) и очень большое пятно (56). Видно, что, как бы мы ни комбинировали эти классы, мы не получим ожидаемого соотношения доминантных гомо– и гетерозигот. Это еще раз подтверждает то, о чем мы говорили в главе 3: размер белого пятна – очень изменчивый признак, который зависит не только от числа аллелейWSв геноме, но и от аллелей множества других генов.

Пользуясь формулой Харди – Вайнберга, мы можем рассчитать частоты всех остальных генов окраски, которые анализировал Серл и которые непременно захотите анализировать вы, дочитав следующую главу. Но пока вернемся к идеальной популяции и посмотрим, что с ней будет, если мы начнем по одному нарушать условия идеальности.

Численность популяции не бесконечна

Первое условие – большая численность популяции. При этом условии лучше всего срабатывают статистические закономерности, на которых базируется уравнение. А что случится с популяцией, если ее численность вдруг уменьшится?

Представим такую ситуацию: из Лондона, где кошек тьма и 40% этих кошек не имеют белых пятен, в Южные моря отправляется корабль. Капитан выходит на палубу и видит там крысу. “Тысяча чертей вам в глотку, – говорит капитан, – срочно мне пару котов на борт!” Боцман спрыгивает на причал и хватает двух первых попавшихся котов. Они случайно оказываются котом и кошкой и случайно оказываются без пятен.

На первом же необитаемом острове эта пара сбегает с корабля и основывает новую колонию (дочернюю популяцию). Какова исходная частота аллеляwв этой популяции? Верно – 100%. И она будет оставаться такой из поколения в поколение, пока в ней не возникнет мутацияWSили на остров не приплывет отважная пегая кошка или отчаянный кот с пятном на груди, которые принесут в популяцию аллельWS(рис. 9–2).

Рис. 9–2.Дрейф генов в популяциях кошек.Слева– эффект основателя,справа– эффект бутылочного горлышка.

Различие частот аллелей между родительской и дочерней популяциями, обусловленное малым числом основателей, называютэффектом основателя. Этот эффект сыграл огромную роль в эволюции человеческих и кошачьих популяций. Благодаря эффекту основателя группа крови III (В0) почти не встречается среди коренных жителей Америки. Аллель, контролирующий эту группу, широко распространен среди жителей Азии, но его случайно не оказалось у небольшой группы людей, которая более 10 тысяч лет назад пересекла Берингию.

Заметьте, что большинство кошачьих пород имеют географические названия: сиамские, бурманские, абиссинские. И каждая из них характеризуется фиксацией, то есть 100-процентным присутствием аллелей, редких в природных популяциях:cs,cbиTiсоответственно. Можно думать, что в небольших группах кошек, которые заселяли эти территории, случайно оказались носители этих мутаций. Как только в популяциях-основателях появлялись гомозиготы по этим мутациям, тут же вступал в действие искусственный отбор в пользу диковинной расцветки и начинали формироваться породы.

Но особенно яркими примерами этого явления служат популяции островов Кергелен и Марион. Это субантарктические острова в Индийском океане, которые отличает исключительно скверная погода. На обоих островах живут тюлени, пингвины, альбатросы и метеорологи.

В начале 1950-х годов на Кергелен из Франции завезли две или три кошки неизвестных генотипов. Сейчас их там около 7 тысяч. Они стали настоящей чумой для местных птиц и кроликов. Но нас сейчас интересует другое: ВСЕ эти кошки черные (а/а), и примерно две трети из них имеют белые пятна. Никаких других окрасок на острове нет149.

Про основателей колонии котов острова Марион известно больше150. На него было два завоза. В начале 1949 года туда прибыл рыжий полосатый кот(O)со своей черно-белой супругой (a/a Ws/_). В августе того же года на остров прибыли две черных (a/a) и одна черно-белая (a/a Ws/_) сестры. В 1975 году численность популяции кошек на острове достигла 2200 кошек, или 11 кошек на квадратный километр. Тут-то их и посчитали. Оказалось, что на острове нет ни одной рыжей и ни одной черепаховой кошки. То есть аллельOбыл безвозвратно утрачен. Учитывая, что четыре из пяти основателей были точно черными (а/а), а рыжий кот вполне мог быть гомо– или гетерозиготой по аллелюа,неудивительно, что частота этого аллеля достигла 0,91.

Удивительно другое. На острове обнаружились кошки с окраской агути(А/_),мраморные (tab/tab) и особи с ослабленной окраской (d/d). Они-то откуда взялись? Как вы помните, ген рыжей окраски эпистатичен по отношению к гену агути. Отсюда мы можем уточнить генотип рыжего основателя как (O/Y А/_). Рецессивные аллели мраморной или ослабленной окраски могли попасть в островную популяцию и от него, и от черных и черно-белых основателей. Кто-то из них или все они могли быть гетерозиготами по этим аллелям.

Эффект основателя – это частный случай более общего явления, которое известно какдрейф генов. Дрейфом генов называют случайные, ненаправленные изменения частот аллелей в популяциях. В результате дрейфа генов происходит уменьшение генетического разнообразия внутри популяций и усиливаются различия между популяциями.

Резкие падения численности приводят к сильным изменениям частот аллелей, а когда численность восстанавливается, в популяции сохраняются и поддерживаются (согласно закону Харди – Вайнберга) именно те частоты аллелей, которые сложились в момент минимальной численности.

В истории человечества

Нам было лень рисовать много котов на кораблях и руинах, и поэтому у вас могло сложиться впечатление, что дрейф генов воздействует лишь на популяции, состоящие в критические моменты своей истории (основания колоний-основателей или резкого спада численности) только из пары особей. Это абсолютно ложное впечатление. Дрейф происходит в любых популяциях ограниченной численности. Чем меньше популяция, тем бóльшую роль в ее истории играют случайные события, и тем сильнее выражается эффект дрейфа генов.

Спаривания не случайны

Вероятностные законы образования зигот действуют только в случае беспорядочных (случайных) половых связей. В случае, например, гомогенного подбора (подобный скрещивается с подобным) или инбридинга (близкородственные скрещивания) в популяции наблюдается нехватка гетерозигот и избыток гомозигот по сравнению с тем соотношением, которое следует из закона Харди – Вайнберга.

Это происходит потому, что однотипные гомозиготы каждого класса производят только гомозигот того же класса, а гетерозиготы производят только половину гетерозигот и по четверти гомозигот каждого класса. В конечном счете в такой популяции практически не остается гетерозигот. При этом частоты аллелей могут оставаться неизменными в длинном ряду поколений, но в итоге популяция распадается на две отдельные линии, которые со временем могут стать отдельными видами.

А вот при исключительно гетерогенных скрещиваниях в популяции в каждом поколении наблюдается избыток гетерозигот и нехватка гомозигот. Но и в этом случае частота аллелей не меняется из поколения в поколение.

Популяции не изолированы

Популяция воспроизводит свой генетический состав из поколения в поколение только в том случае, если она изолирована от популяций с иными, чем у нее самой, генными частотами, то есть если чужие коты здесь не ходят. Если же разные популяции обмениваются мигрантами, то различия в частотах между ними начинают стираться. Если в Лондоне много пятнистых кошек, в Санкт-Петербурге мало, а коты мигрируют туда-сюда, то со временем их частоты станут одинаковыми.

Однако скорость выравнивания частот зависит от двух переменных: 1) от разницы в частотах – чем больше, тем быстрее, и 2) от доли мигрантов (понаехавших) в автохтонной (тутошной) популяции. Здесь тоже – чем больше, тем выше скорость выравнивания частот.

Один аллель мутирует в другой

Мутации – это довольно редкие события. В среднем в половых клетках человека, кошки и других млекопитающих возникает одна мутация на 500 миллионов нуклеотидов в год151. То есть в пересчете на размер гаплоидного генома в 3 миллиарда нуклеотидов это значит шесть новых мутаций на клетку в год. Есть и более прямые оценки, основанные на прямых сравнениях геномов родителей и потомков. Согласно этим оценкам, каждый ребенок получает при рождении примерно 60–70 новых мутаций, возникших у его родителей. Поскольку кошки производят больше всего котят в возрасте около 2–3 лет, а женщины – детей в возрасте от 25 до 30 лет[64], то можно думать, что котята получают 6–10 новых мутаций при рождении. Не так уж и много, чтобы обеспечить существенное изменение частоты аллелей в популяции.

Однако если никакие другие факторы на данную популяцию не действуют, то частоты аллелей в ней могут меняться только за счет новых мутаций, но очень-очень медленно. Настолько медленно, что этим фактором в обычных расчетах можно спокойно пренебречь.

Законы Менделя не соблюдаются

Как это ни странно, но некоторые гены и хромосомы способны нарушать законы Менделя. Вместо честного и благородного соотношения 50:50 у гетерозигот, которое постулируется для менделевских аллелей, некоторые злокозненные аллели умудряются сильно смещать его в свою пользу, вплоть до 95:5. Павел Бородин много лет назад написал отдельную историю про такие неменделевские аллели152. С тех пор множество подобных аллелей обнаружили у самых разных видов и выявили самые разные, часто фантастически интересные ухищрения, к которым они прибегают, чтобы обойти законы Менделя153. Но у кошки пока ни одного такого аллеля не выявили. Поэтому это нарушение требований к харди-вайнберговским популяциям мы рассматривать не будем.

Генотипы различаются по приспособленности

Мы рассказали, к чему приводят нарушения первых четырех условий закона Харди – Вайнберга – к изменению частот аллелей в популяциях. Как следствие, меняется генетический состав этих популяций, то есть они эволюционируют. Эта эволюция может в обозримое время привести к образованию новых пород, а за необозримое геологическое время – к образованию новых видов. Но эволюция, вызванная нарушениями первых четырех условий, редко оказывается адаптивной, почти никогда не повышает приспособленность представителей популяции к среде обитания.

Есть один-единственный фактор, который обеспечивает приспособление всех живых организмов к той среде, в которой они обитают, к тем радостям и неприятностям, которые эта среда им сулит. Все, за что вы любите вашего кота, его грация, его острый взор, тонкий слух и мощный мяв, все это – плоды естественного отбора.

Этот отбор “ежедневно и ежечасно расследует по всему свету мельчайшие вариации, отбрасывая дурные, сохраняя и слагая хорошие, работая неслышно и незаметно,где бы и когда бы ни представился к тому случай,над усовершенствованием каждого органического существа по отношению к условиям его жизни”36. Другой отбор, уже искусственный, тоже работает над изменением органических существ, которые, к своему счастью или несчастью, находятся под контролем человека, – наших домашних животных, включая котов. Как мы увидим дальше, результаты искусственного отбора далеко не всегда идут на пользу котам.

Если от красивых слов перейти к прозе генетики, то отбор ничего не расследует, и никаким усовершенствованием он не озабочен. Отбор, хоть естественный, хоть искусственный, – это неравная вероятность носителей разных генотипов произвести потомство. Естественно, дожив до того момента, когда можно это потомство производить.

Давайте посмотрим, как работает отбор. Можем ли мы увидеть его непосредственные, сиюминутные результаты на естественных популяциях котов?

Коты-меланисты

Если вы еще не забыли школьный учебник биологии, то при слове “отбор” вы должны вспоминать черных и белых бабочек – березовых пядениц. Может, вы даже помните красивое научное слово “индустриальный меланизм”. Нет, про бабочек мы говорить не станем. Зачем нам бабочки? Нам бабочки не нужны. У нас есть коты. А у котов, между прочим, тоже есть индустриальный меланизм. То есть в природных популяциях бродячих котов в индустриальных городских районах темных особей больше, чем в сельских районах. По крайней мере, так это было в 1970-е годы в Шотландии.

Исследователь из Глазго доктор Дж.

Коту в городе, чтобы быть приспособленным, надо быть незаметным. И чем более урбанистичен ландшафт, тем более жестким должно быть давление отбора в этом направлении. То есть мы видим непосредственные результаты действия естественного отбора в популяции домашних кошек. Очевидно, что городские кошки эволюционируют в сторону потемнения.

Что это значит? Это значит, что в городах носители осветляющих аллелей хуже выживают и оставляют меньше потомков, чем носители затемняющих аллелей. Возникает вопрос – почему? Вот здесь нам придется разбираться с каждым геном отдельно.

Табл. 9–3.Частоты аллелей окраски в популяциях кошек Глазго155.

Начнем с агути. Первое, что приходит в голову, – это легенды о злодейских свойствах черных (a/a) котов и их особую связь с врагом рода человеческого. Если эти суеверия играют роль, то что? Средневековые традиции избиения черных кошек давным-давно ушли в прошлое. Хотя суеверия остались. Но они, похоже, ни при чем. Доктор Кларк спрашивал отдельно городских и отдельно деревенских жителей, что приносит черный кот – счастье или несчастье. Ответы легли поровну и там, и там. Десять процентов за счастье, десять – за несчастье, остальные восемьдесят – за “не влияет”.

Мы-то считаем, что всякий кот приносит счастье. Но перевоплотимся в ненавистников черных котов и подумаем, как бы мы поступали на их месте. Мы абсолютно исключаем целенаправленное истребление черных котов в деревнях. Тогда что остается? Десять процентов деревенских жителей ни за что не возьмут в дом черного кота, потому что боятся, что он принесет несчастье. А другие десять процентов возьмут, чтобы принес счастье? Да только самой черной особи это особого счастья может и не принести, потому как его или ее, скорее всего, кастрируют.

Тогда у нас возникает интересный баланс. Дома жить лучше, но есть опасность кастрации, что, по сути, равно эволюционной смерти. На улице жить хуже: инфекции, конкуренты, бескормица, зато не кастрируют и, если доживешь, то размножайся – не хочу.

Так что аргумент от суеверий, похоже, не работает ни в городе, ни в деревне.

Давайте вообще исключим из рассмотрения человеческий фактор. И в городе, и в деревне бродячие коты добывают себе пропитание в основном сами. И отнюдь не с помоек. Помойки – это больше по собачьей части. У собак за века одомашнивания накопилось много аллелей для переваривания углеводов – главного компонента мусорной еды156.

Коты же сохранили свою хищную сущность. Им мясо с рыбой подавай. А эти блюда на помойках редки. Охота – вот истинное призвание, хобби и способ выживания бродячего кота.

Как сказал поэт, “охота, охота, охота в горячей крови”. Но те же орнитологи и грызунологи вам скажут, что птицы и мыши далеко не дуры и крадущегося кота к себе близко не подпустят. Если увидят.

Давайте посмотрим на городских и деревенских котов глазами городских и деревенских птиц. Какой кот лучше виден на фоне асфальта дорог и гранита закопченных стен, темный или светлый? Вот то-то. При этом учтите, что коты выходят на охоту ночью, когда в деревнях очень темно и поэтому все кошки серы, а в освещенных городах – не очень.

Есть еще школа мысли, которая пытается объяснить связь между урбанизацией и глобальным почернением кошачьих популяций большей стрессоустойчивостью черных котов и следующей из этого их повышенной приспособленностью к высокой плотности популяций в нервных городских условиях. Один из авторов этой книги, Павел Бородин, в молодые годы флиртовал с этой гипотезой, объясняя ею преобладание черных лис на Алеутских158и Командорских островах159. В своей научно-популярной книжке про кошек и их гены он писал, что “исходя из научных данных, у черных котов характер должен быть в среднем лучше, чем у нечерных”160. Хотя ни одной ссылки на конкретные статьи не приводил.

Вместо этого он обосновывал бóльшую стрессоустойчивость черных котов следующим анекдотическим аргументом: “Ведь если так посмотреть, то и мой кот подтверждает это наблюдение. Почему он делает мне пакости? Потому что не боится моего гнева. А почему он его не боится? Потому что он вообще ничего не боится из-за своей высокой резистентности к стрессу. А уж эта его резистентность обусловлена тем, что он черный”. Это, конечно, абсолютно ненаучный подход, который не украшает Павла Бородина как члена комиссии РАН по борьбе с лженаукой.

Что касается научных исследований о влиянии цвета шерсти кошек на особенности их поведения, то нам известна одна работа по этому вопросу. Исследователи просили 189 кошковладельцев указать цвет шерсти своего питомца (рыжий, черепаховый, белый, черный и любой с белыми пятнами) и охарактеризовать его личность одним из следующих терминов: “активный”, “отстраненный”, “смелый”, “спокойный”, “дружелюбный”, “нетерпимый”, “застенчивый”, “упрямый”, “терпимый”, “обучаемый”. Оказалось, что “дружелюбие” чаще приписывали рыжим, а “нетерпимость” и “отчужденность” – трехцветным кошкам. То есть гомо– и гетерозиготы по аллелюОпоказывали прямо противоположные характеристики. Белые кошки считались менее смелыми, менее активными и более застенчивыми и спокойными, чем кошки других окрасов.

А что же с черными кошками? А ничего. Черные кошки ни по одной из характеристик не отличались от кошек любого другого цвета161. Более того, детальный анализ показал, что отмеченные выше довольно хилые ассоциации между рыжей окраской и поведением обусловлены не самими аллелями окраски, а породными характеристиками. То есть нерыжие кошки любой породы более дружелюбны, а стандарт некоторых дружелюбных пород иногда включает требование рыжей окраски162. На этом мы закрываем дискуссию о связи темперамента и генов окраски и на письма читателей о том, что все черные коты – злодеи, ангелы во плоти, прохиндеи, душечки (нужное подчеркнуть), отвечать не будем.

Статистика естественного отбора

Давайте примем гипотезу о преимуществе темных аллелей в городах и присмотримся повнимательнее к статистике отбора. Посмотрим, как будут меняться частоты этих аллелей при разных режимах отбора.

Для простоты стартуем с частотыp= 0,1 для мутантного аллеля иq= 0,9 для нормального. Начнем с не-агути(а). При такой частоте в популяции будет всего 1% черных котов – гомозигота/а. Допустим, что их приспособленность, которую мы измерим

Даже при таком минимальном преимуществе, которое, заметьте, проявляется только у гомозиготa/a,частота этого рецессивного аллеля в популяции быстро растет, и к сотому поколению она достигнет уровня 0,5 и примерно на 150-м поколении полностью вытеснит нормальный аллель.

Примерно такой же результат мы получим и при отборев пользудругого рецессивного затемняющего аллеля (например,wилиtab). А что будет при отборепротиврецессивного осветляющего аллеляd?

Мы опять стартуем с частотыp= 0,1 для мутантного аллеля(d)иq= 0,9 для нормального(D). При такой частоте в популяции будет всего 1% осветленных котов (d/d). Допустим, что их приспособленность, которую мы измерим в числе их потомков, в каждом поколении на 10% ниже, чем приспособленность нормальных котов. В этом случае частота вредного аллеля будет постепенно, но очень медленно снижаться. За сто поколений она упадет примерно вдвое. В большинстве популяций этот аллель будет утрачен примерно к четырехсотому поколению. Почему так медленно? Потому что чем ниже его частота в популяции, тем меньше гомозигот по этому аллелю, которые видны отбору, и тем относительно больше гетерозигот, которые отбору не видны, но продолжают производить гомозиготы.

Популяция как будто боится расстаться с аллелем, явно снижающим приспособленность. Хорошо это или плохо? С одной стороны, такое сопротивление генофонда популяции очищающему действию естественного отбора идет ей во вред, поскольку в каждом поколении вновь и вновь появляются особи с пониженной приспособленностью. Но, с другой стороны, в таком поведении популяции есть известная дальновидность. Отбор приспосабливает популяции к тем конкретным условиям, которые есть здесь и сейчас. Он не помнит о том, что было в прошлом. Но это еще полбеды. Беда в том, что он не заботится о будущем. Да и как о нем позаботишься – его ведь нет, и неизвестно, каким оно будет.

Выше мы разобрали случаи отбора в пользу или против гомозигот по одному из аллелей. Такой тип отбора называетсядвижущим,илиочищающим.

Но самый интересный результат получается, когда гетерозиготы оказываются чуть более приспособлены, чем гомозиготы. Опять начинаем с частоты p = 0,1 для мутантного аллеля рыжей окраски(O)и q = 0,9 для нормального(o). При такой частоте в популяции будет всего 1% рыжих котов и кошек. Но они рыжие, и их видно издалека. Поэтому мы снизим им приспособленность на 10%. Максимальную приспособленность мы припишем черепаховым кошкам. У них в отсутствие белых пятен (против которых идет отбор) окраска мелко-крапчатая и, по сути, камуфляжная. В этом отношении они лучше нормальных гомозигот. Не сильно, но пусть всего на 5% более приспособлены. То есть в этом случае приспособленности будут такие: 90% для рыжих, 100% для черепаховых и 95% для нормальных. При таких условиях частота аллеля, вредного в гомозиготе, но полезного в гетерозиготе, довольно быстро – уже к 50-му поколению – достигнет равновесной частоты 0,3 и зависнет на этой частоте навечно.

Такой тип отбора называетсястабилизирующим,илибалансирующим.

Есть еще один вариант отбора, самый смешной и интересный. Называется ончастотно-зависимым. В этом случае приспособленность генотипа определяется не столько его достоинствами или недостатками в тех или иных условиях, а исключительно его частотой. Иными словами, редкие в данной популяции генотипы более приспособлены, чем частые, потому что они редкие и только до тех пор, пока они редкие. Как только они становятся частыми, это их преимущество (редкость!) теряется. Если никаких других преимуществ, кроме редкости, нет, частота данного фенотипа падает. Он опять становится редкостью, и опять в его пользу начнет работать частотно-зависимый отбор.

Мы сильно подозреваем, что частотно-зависимый отбор сыграл огромную роль на ранних этапах одомашнивания кошек. Редкие мутанты по окраске, обреченные в дикой природе, были замечены и размножены людьми именно в силу их редкости. Мы уже говорили об этом в главе 2, когда речь шла о пегостях, и цитировали Дарвина: “…человеку свойственно ценить всякую, хотя бы самую ничтожную новинку, если она ему принадлежит”36. Это касается не только пегостей, а любых новых фенотипов. Можно думать, что именно поэтому в популяциях бродячих кошек встречаются в немалой частоте мутанты по 10–15 генам окраски и текстуры шерсти, формы хвоста, лап и ушей.

Вот как это все могло происходить 10 тысяч лет назад. Вавилонская девочка видит среди родившихся котят одного черненького котенка. Она называет его Укама, что в переводе с вавилонского означает Черныш, показывает его маме, не отпускает его с рук, дает ему самые лучшие кусочки. Он вырастает в роскошного черного кота, который важно ходит по деревне, и все ему кланяются. Проходит пара лет, и деревню заполняют его потомки, среди которых чернышей не так уж и мало. Ибо, если уж в этой деревне родился Черныш, гомозиготный по рецессивному аллелю, значит, оба его родителя были гетерозиготы. Значит, в этой деревне (согласно закону Харди – Вайнберга) гетерозиготных кошек не так уж и мало, и они точно найдутся среди супруг нашего Укамы Первого.

Вроде все хорошо, но как только черных кошек становится много, они теряют статус редкостей, им перестают кланяться и отдавать лучшие куски. Кот как кот, ну да, черный. Ну и что, что черный, их тут вокруг полно.

Новые фенотипы ценны, пока они новые. Да, они не исчезают, они быстро размножаются в популяциях и постепенно перестают быть редкими и ценными. Отбор в их пользу прекращается, но их частота в популяции уже достаточно высока и, если популяция близка к идеальной (см. условия закона Харди – Вайнберга), то эта частота будет воспроизводиться в этой популяции ныне и присно, и во веки веков.

Неидеальные популяции кошек

Да вот беда (или счастье?): идеальных популяций в мире не существует, идеал им только снится. Условия закона Харди – Вайнберга, как и всех остальных законов, никогда точно не выполняются. Численность любой кошачьей популяции не может быть бесконечной, а в любой популяции конечной численности происходит дрейф генов, то есть частоты плавают в довольно широких пределах. Изоляция редко бывает абсолютной – разве что на необитаемых островах. Да и на них иногда приплывают Робинзоны со своими котами. Скрещивание никогда не бывает абсолютно случайным. Кошки, которые живут в одном микрорайоне, скрещиваются друг с другом чаще, чем с кошками из далекой страны.

И конечно же, Дарвин был прав: отбор действует ежедневно и ежечасно на всех стадиях жизни организмов. Носители разных аллелей различаются по плодовитости – кто-то производит много потомков, кто-то мало, а кого-то вообще никто не любит. Они также различаются по жизнеспособности – устойчивости к жаре и холоду, к вирусам и бактериям, по способности находить себе пропитание, взаимопонимание с другими котами

Эпилог

Так что же открыл нам Энтони Серл, перебирая кошачьи судьбы в лондонских мусорных баках? Его работа, затеянная под крылом великого Холдейна среди послевоенных руин, стала ключом к пониманию удивительной вещи: бродячие кошки – настоящая “дикая” популяция, живущая по законам природы, а не человека. Они не просто сборище одичавших домашних питомцев. Их генофонд, отраженный в частотах аллелей, подчинялся строгому закону Харди – Вайнберга. Это означало, что в их мире действительно царит случайность спаривания, нет сильного отбора по цвету шерсти и они достаточно изолированы, чтобы быть самостоятельной эволюционной единицей.

Но Серл, как настоящий ученый, на этом не остановился. Его скромное замечание – “биологическое значение генных частот не может быть оценено, пока мы не имеем данных по генным частотам в нескольких районах” – стало пророческим. Оно бросило вызов. Ведь если закон Харди – Вайнберга – это идеальный каркас, то реальные популяции кошек по всему миру должны были показать, как этот каркас искажают могучие эволюционные силы, естественный отбор, миграции и дрейф генов. Как в дымном Глазго темные аллели исподволь, поколение за поколением, давали преимущество их носителям в борьбе за выживание на урбанизированных просторах. Как на далеких островах Кергелен и Марион горстка основателей создала уникальные генетические ландшафты, закрепив одни аллели и безвозвратно утратив другие.

Исследования, последовавшие за работой Серла в Японии и Сингапуре, подтвердили: кошачьи популяции Земли – это гигантская мозаика, где частоты генов окраски, текстуры шерсти и других признаков варьируют от континента к континенту, от города к деревне. Этот факт не мог остаться без внимания. На сцену вышли настоящие энтузиасты. Вооружившись наследством Холдейна и Серла, они затеяли грандиозное предприятие: составить первую в мире геногеографическую карту кошки!

Их международная сеть “ловцов кошачьих генов” раскинулась по всему миру. Они методично собирали данные, кота за котом, популяцию за популяцией. К концу XX века пазл сложился. Карта была нарисована. Но она стала не концом, а началом нового этапа. Эта карта – не просто атлас окрасок. Это запись генетической истории. Она хранит следы великих миграций кошек вместе с человеком, следы изоляции на островах, следы адаптации к жаре и холоду, к городам и деревням. Она позволяет задать вопросы, о которых Серл мог лишь мечтать: “Откуда и как расселялись кошки по планете?”, “Какие пути проложили они вслед за человеком?”, “Как формировались породы – эти островки искусственной эволюции в море естественного отбора?”

О том, как ученые расшифровывают эту генетическую летопись, какие тайны происхождения и эволюции домашней кошки она уже открыла и какие загадки еще предстоит разгадать – мы узнаем в следующей главе, в путешествии по генетической карте мираFelis catus.

Глава 10

Коты из Сан-Паулу и геногеография

Пролог

Полвека назад, когда юный Павел Бородин учился на курсах синхронных переводчиков, он получил домашнее задание по английскому: приготовить пересказ научной статьи. В то время он занимался селекцией диких серых крыс на хорошее отношение к человеку. Научные статьи по этому предмету были, но назвать их захватывающими он бы не решился.

Переводя унылый взгляд с заснеженных сосен за окном библиотеки на унылые обложки строгих научных журналов, он зацепился за цветную фотографию на обложкеJournal of Heredity(“Журнала наследственности”). То была картина городской площади, окруженной пальмами, и роскошного фонтана в стиле бразильского барокко. Вокруг фонтана сидели, стояли, лежали и гуляли сами по себе 94 кошки! Фотография отсылала к статье под названием “Некоторые коты из Сан-Паулу, Бразилия”163– одной из цикла статей, вдохновленных работой Серла. Именно с этой статьи началось увлечение Бородина кошачьей генетикой.

Статья эта была произведением минималистского искусства. Вся она базировалась на одной-единственной фотографии. Вот как начиналась эта статья:

“Фотография на обложке замечательна как в эстетическом, так и в научном аспекте. Хотя оба эти аспекта заслуживают комментариев, мы вынуждены ограничиться последним. Фотография[65] была сделана 8 декабря 1967 года на площади Рамоса де Азеведу в центре Сан-Паулу, Бразилия. Она в том числе развенчивает легенду о том, что кошки – одиночные создания. Эта легенда бесконечно далека от реальности. В городской «природной» среде кошки иногда собираются в приличные толпы. Поэтому эта панорама Сан-Паулу не так уж удивительна и определенно не уникальна”.

Дальше шел восхитительный раздел “Материалы и методы”: “На фотографии мы выделили 94 кошки, изображения которых позволяли провести детальный анализ их фенотипов. Было бы самонадеянно предполагать, что этот анализ был абсолютно точным, но он был сделан со всей возможной тщательностью. Слайд подсвечивали снизу и тщательно исследовали под диссекционным микроскопом. Фенотип каждого животного регистрировали с максимально возможной детализацией так же, как если бы это были настоящие животные”.

Статья про котов со слайда открывала Южную Америку. До нее на величественной геногеографической карте мира, составленной последователями Серла, вся Южная Америка была белым пятном.

Как считать кошек: полевой практикум

Когда юный Бородин прочитал эту статью в 1975 году, у него захватило дух от открывающихся перспектив. Что там Бразилия, на этой карте не было одной шестой части суши, великого единого Советского Союза. Он понял, что ему предстоят великие дела.

Он разделил Советский Союз между своими друзьями, оставив за собой Новосибирск, и провел для них краткий курс по распознаванию фенотипов. Мы сейчас повторим его для вас, отдавая себе отчет в том, что подавляющее большинство городов и весей нашей необъятной родины еще не охвачены учетом кошек и вам непременно захочется их охватить.

В те далекие времена, когда Бородин начинал считать кошек, фотоаппараты были тяжелыми и черно-белыми. Поэтому приходилось полагаться на свою фотографическую память и прибегать к разным шпионским трюкам. Идешь по улице, видишь кошку, загружаешь ее фенотип в память. Идешь дальше, наблюдая движение кошек, до тех пор, пока не наступит переполнение оперативной памяти. Тогда заходишь в телефон-автомат[66], снимаешь трубку для виду и выгружаешь данные из памяти в записную книжку.

Теперь с многопиксельными камерами на смартфонах все эти танцы с бубном не нужны. Идете и фотографируете. Однако помните, что вы ведете популяционно-генетическое исследование, а не просто фотографируете котиков для своей странички в соцсетях. Отсюда несколько принципов.

1. Нас интересуют бродячие кошки и коты. Поэтому заходить в дома знакомых и посещать кошачьи выставки с целью учесть тамошних кошек можно, но не спортивно. Для популяционной генетики они не подходят. Даже на

2. Котята, конечно, мимимишные, но и их лучше оставить для социальных сетей. На детской шерсти многие гены окраски проявляются нечетко.

3. Если вам попадется на глаза кошачья семья, включайте в анализ только одного из представителей этой семьи, выбранного наугад.

4. Не забудьте включить на своем телефоне регистрацию местоположения фотографий. Это вам потом пригодится для геногеографического анализа.

К анализу данных можно приступать уже после первой фотографии, а можно подождать, пока их накопится приличное число. Что считать приличным числом для науки – не такой простой вопрос, как кажется. Чтобы на него ответить, нам пришлось бы уйти в дебри математической статистики и теории вероятностей. Но мы опасаемся, что, пока мы будем водить вас по этим дебрям, половина из вас разбежится и забросит эту книжку в кусты.

Поэтому мы просто скажем вам минимально приличное число для популяционных работ – 100 кошек на популяцию. Но, конечно, чем больше, тем лучше. Рекордную выборку собрал немецкий коллега Павла Бородина. Она насчитывала 10 392 образца164. Но там был очень специфический подход. Этот коллега получил доступ к залежам кошачьих мехов на пушно-меховой базе в городе Лейпциге аккурат перед ее закрытием навеки. Туда они попадали от санитарных служб Германской Демократический Республики, которые занимались истреблением уличных котов. Эти шкурки использовались в скорняжной промышленности. Сейчас этот бизнес в ЕС под полным запретом. Как обстоят дела у нас – мы не знаем. Настораживает то, что ГОСТ на кошачий мех действует до сих пор[67]. Но нет, не нужны нам данные, собранные таким образом. Не говоря уж о том, что сам метод негуманный, он еще и научно бесполезный, потому что этот материал лишен главного – географической привязки. Поэтому мы игнорируем пушномеховые базы и идем в поле.

Как только закончите полевые работы (фотографирование котов), приступайте к камеральным – определению их фенотипов и составлению научных таблиц.

Нет, все наоборот. Начнем с составления таблиц.

Мы рекомендуем вам таблицу 10–1. Смысл первых трех колонок понятен. Номер фото важен, на случай если вам понадобится проверить правильность определения генотипа. Координаты вам будут нужны для привязки ваших наблюдений к карте мира или вашего города. Они легко извлекаются из метаданных снимка. Дата есть дата. Мало ли для чего может понадобиться. И вообще, это у вас лабораторный журнал, а в лабораторном журнале дата обязана быть при каждой записи. Так положено. Дальше идут колонки для генотипов, которые вам предстоит диагностировать. Уверенные диагнозы мы будем обозначать галочками – “v”, неуверенные – знаками вопроса – “?”. По галочкам потом будет удобно фильтровать данные в колонках и подсчитывать число и долю генотипов по каждому гену отдельно и с учетом эпистаза.

Табл. 10–1.Образец бланка для учета аллелей окраски у кошек.

Теперь представим, что перед нами живые коты или их фотографии, и потренируемся в определении их генотипов.

Начинаем с длины шерсти. Длинношерстные коты – это гомозиготыl/l.Короткошерстные, или стандартные коты, – это либо гомозиготыL/L,либо гетерозиготыL/l.Вопрос о том, как отличить длинношерстного кота от короткошерстного, – не такая простая задача, как кажется на первый взгляд. Наш совет – ориентируйтесь на хвост. Если он пушистый – значит, кот длинношерстный. Ставим крестик в колонкеl/l(ряд IMG–1). Если короткошерстный – оставляем эту клетку пустой, как показано для остальных рядов в нашей таблице.

Но еще раз – игнорируйте породистых котов. Если вам попадется длинношерстный кот с носом, приплюснутым по самое не могу, гордо пройдите мимо. Это дорогой и породистый персидский кот. Высока вероятность, что он при этом совершенно белый (W/WилиW/w). Тем более игнорируйте. На самом деле последователи Серла почти всегда включали в популяционный анализ белых котов. И зря. Частота их во всех популяциях близка к нулю и обусловлена, как правило, случайными встречами с породистыми котами. Так что вы можете учитывать белых, но мы бы этого не делали. Сиамских (cs) и бурманских (cb) мы бы тоже игнорировали. Скорее всего, это породистые, выпущенные на прогулку, или потеряшки. Популяционной погоды они не делают.

А вот на пегих котов (WS/_) стоит обратить пристальное внимание. Здесь все тоже не просто. Несведущие люди часто принимают за пегость осветленную манишку у котов с окраской агути и рыжих котов. Эта манишка – нормальная особенность таких котов и не имеет отношения к наличию мутантных аллелейWS. Что отличает носителейWSот нормальных котов – это четкие границы между белыми и небелыми участками тела.

Как вы помните, размер пегости может варьировать от белых носочков до почти полностью белой окраски с небольшими участками окрашенного меха на голове. Вы также помните, что, глядя на размер пегости, невозможно отличить гомозиготыWS/WSот гетерозиготWS/w.Поэтому всех пегих котов регистрируем какWS/_ и ставим метку в соответствующей колонке. Мы забыли вам сказать, что у длинношерстного кота с IMG–1 было большое белое пятно на лапах, животе и боках. Теперь вспомнили и поставили ему галочку в колонкеWS/_.

Обратите внимание, что все остальные колонки ряда IMG–1 мы оставили пустыми. Почему? Потому что ни одного из мутантных генотипов, обозначенных в этих колонках, у этого кота не выявили. Он не был ни рыжим, ни черепаховым, ни черным, ни мраморным, а имел нормальную полосатую агути-окраску.

На IMG–2 у нас изображена замечательная кошка, которая отмечена носительством сразу четырех мутантных аллелей. У нее белые пятна на боках и хвосте, поэтому обозначаем ееWS/_. Но кроме того, она черепаховая, то есть имеет на шкурке пятна рыжего (О/o) и черного (а/а) цветов. Более того, на ее рыжих участках мы видим не полосатый тэбби, а мраморный (tab/tab). На черном мы, как вы помните, никакого тэбби увидеть не можем, а на рыжем можем и поэтому с полным правом ставим метки в колонкахWS/_, O/o, a/aиtab/tab.

Кстати, будьте бдительны и не принимайте нормальную агути-кошку, у которой шерсть порыжела от солнца, за черепаховую. Такие рыжие пятна от солнечного выгорания черного пигмента иногда видны и на черных (не-агути) кошках. Секрет здесь, как и в случае с белыми пятнами, – обращайте внимание на резкость границы между рыжими и нерыжими участками. У черепаховых кошек они резкие, а у выгоревших – размытые.

Считаем своим долгом предупредить вас, что различение мраморногоtab/tabи полосатыхTa/_ окрасов – довольно сложная задача даже для опытных наблюдателей. Нам удалось различить мраморный окрас на рыжих пятнах у кошки

Не всегда просто определить тип рисунка у длинношерстных котов. Присмотритесь внимательно, сделайте несколько снимков с разных ракурсов. Если не уверены в этом (или любом другом) определении, честно ставьте в этой колонке знак вопроса. Потом отфильтруете.

Следующий на очереди IMG–3. Это рыжая и полосатая особь. Поэтому мы уверенно ставим ей “+” в графеО/О,ясно сознавая при этом, что она (тогда уже он) может быть иO/Y. Для нас важно, что особь рыжая и при этом не черепаховая. А почему мы поставили вопрос в колонкеa/a? Потому что на фонеO/OиO/Yсложно различитьа/аиА/_ из-за доминантного эпистаза гена рыжей окраски над геном агути.

Кот на IMG–4 равномерно голубой. Ну, не совсем голубой, скорее голубовато-серый. Это позволяет предположить, что он гомозиготен по не-агути (а/а) и ослабителю окраски (d/d). На не-агути указывает однородность окраски – полное отсутствие рисунка. Будь он агути – краска тоже была бы серовато-голубой, но на ней угадывался бы рисунок – полосатый или мраморный. На IMG–4 рисунок не угадывается, поэтому он получает галочки в колонкаха/аиd/d.Шерсть у него короткая и белых пятен нет, поэтому оставляем пустыми первые две колонки. Он, очевидно, не черепаховый – окраска гомогенная. Он не рыжий – будь он рыжим, ослабитель окраски сделал бы его нежно-кремовым. Значит, в этих двух колонках ничего не отмечаем. Две следующие колонки мы уже отметили. Что делать с последней? На фоне не-агути невозможно отличить мраморный окрас от полосатого. Поэтому в этой колонке мы уверенно ставим вопрос.

Как вы уже догадались, на IMG–5 изображен кот абсолютно дикого типа: шерсть короткая, окрас агути полосатый, белых и рыжих пятен не замечено, характер нордический.

Вычисление частот аллелей

Набрав сотню-другую таких наблюдений, можно переходить к их анализу. Полностью последовать методу Серла мы не можем, потому что он знал пол всех объектов своего анализа, а мы его знать не будем, потому что на глаз пол не определишь.

То есть, конечно, есть несколько случаев, когда пол можно определить на глаз. Если мы видим особь, которая кормит своих котят, то это, очевидно, самка. Соблазнительно думать, что если две особи орут друг на друга дикими голосами или, пуще того, дерутся, то они оба самцы. Но с уверенностью тут сказать ничего нельзя, ибо у некоторых самок нрав на редкость вздорный. Черепаховые особи – это с вероятностью 0,9999 самки.

Как бы там ни было, эти редкие наблюдения погоды не делают. Поэтому нам придется смириться с тем, что пол абсолютного большинства наших объектов нам не известен. Значит, мы не можем использовать соотношение рыжих, черепаховых и нерыжих особей для решения вопроса о том, соответствует ли наша популяция требованиям закона Харди – Вайнберга. Нам придется допустить, что наши коты ничем не хуже лондонских котов и тоже соответствуют.

Приняв это допущение, мы можем оценивать частоты аллелей в нашей популяции, зная численности кошек с различными генотипами и используя уравнение Харди – Вайнберга для соотношения частот(f)генотиповА/А, А/аиа/а.

гдер– частота аллеляA; q– частота аллеляа.

Зная частоту гомозигот по рецессивному аллелю, мы можем определить частоту этого аллеля. Для подсчета частоты любого рецессивного аллеля, напримерl,можно использовать выражение:

В этой и во всех следующих формулах:р– частота соответствующего доминантного аллеля;q– частота рецессивного аллеля,n– число кошек соответствующего генотипа, аN– число особей, у которых генотипы по данному гену однозначно определены. Например, для гена длинной шерсти(l) N– это все учтенные коты, так как длинношерстность видна всегда. Для гена не-агути(a) N– это все учтенные коты, кроме рыжих (O/O), так как у рыжих сложно определить генотип поa.

А вот для аллеля не-агутиaв знаменатель формулы нужно внести поправку. Мы вынуждены исключать из выборки рыжих кошек и котов, так как на фоне рыжей окраски сложно установить разницу между не-агути (а/а) и агути(А/_)типом распределения пигмента в волосе.

Для определения частоты аллеляtabмы исключаем из N число черных кошек:

Частоты доминантных мутантных генов удобнее всего считать, вычитая из единицы частоты соответствующих нормальных рецессивных аллелей.

Для генаWSформула будет такой:

Формула для определения частоты аллеля рыжей окраски, предложенная Роем Робинсоном (о нем мы поговорим чуть позже), выглядит так:

Вот теперь у вас есть все формулы. После того как вы оцените частоты аллелей в ваших популяциях, можно переходить к самому интересному: сравнить ваши данные с мировыми и интерпретировать их сходства и различия в контексте эволюции кошачьих и человеческих популяций.

Задача ваша сильно облегчается тем, что вам есть с чем сравнивать. К 2018 году было опубликовано 348 статей (из них 65 на русском) и 16 разных диссертаций (от бакалаврских до кандидатских), содержащих сведения о частотах аллелей окраски в 607 разных точках нашей планеты и попытки анализа этих данных. Сергей Холин, исследователь из Федерального научного центра биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии Дальневосточного отделения РАН, проделал гигантскую работу по сбору этих данных165.

Длинношерстные кошки: естественный и/или искусственный отбор

Длинношерстные коты прямо просятся на роль примера адаптивных изменений частоты аллеля при заселении нашей планеты. Частота этого аллеля обязана быть высокой в холодных странах и низкой в жарких. И действительно, анализ 35 популяций с Атлантического побережья Северной Америки выявил достоверную положительную корреляцию между географической широтой популяции и частотой аллеля в ней: чем ближе популяция к Северному полюсу, тем выше в ней частота длинношерстных котов166. Мы пересчитали эти данные. Полученное уравнение линейной регрессии показало, что продвижение котов каждый градус на север увеличивает частоту аллеля на 20% от ее исходного значения.

Эта зависимость еще более явно выражалась в 16 популяциях бразильских кошек. Там обнаружили очень сильную отрицательную корреляцию (R = –0,95!)166между среднегодовой температурой и частотой встречаемости длинношерстных кошек. Чем жарче климат, тем ниже частота аллеляl. На ту же мельницу

Различия в частоте длинношерстных кошек можно объяснить на основе анализа происхождения кошачьих популяций Севера и Юга Бразилии168. Север заселялся из Португалии, где аллеляlпочти не было, а Юг – из Испании, Италии и Германии, где его было побольше.

Рыжие кошки: наследие викингов и балансирующий отбор

Аллель рыжей окраски найден во всех исследованных популяциях, кроме необитаемого острова Кергелен в Южной части Индийского океана. Его частота варьирует от 0,1 до 0,4. Наиболее распространен этот аллель в популяциях, населяющих острова вокруг Шотландии и острова Индонезии и Филиппин.

Как только генетики видят что-то интересное на островах, они сразу вспоминают про эффект основателя. На остров Кергелен рыжих не завозили, а на шотландские и индонезийские острова их привезли. Кто привез? Исходя из того, что рыжих кошек много в Тунисе, Сицилии, Египте, на Ближнем Востоке и в Турции, высказали гипотезу, что во всем виноваты моряки – финикийцы и викинги169. Еще до нашей эры финикийцы развезли рыжих кошек по южным берегам Средиземного и Черного морей. Потом уже викинги сначала завезли рыжих кошек в Скандинавию (на обратном пути из варяг в греки), а потом уже развезли их на своих кораблях в Англию и на шотландские острова. А уже оттуда на британских и американских торговых судах они могли попасть в Юго-Восточную Азию.

Почему моряки отдавали предпочтение рыжим особям? Интересный вопрос. Одна школа мысли считает, что по сходству. Викинги, как всем известно из сериалов, были рыжими. Финикийцы сами-то вряд ли отличались рыжими волосами, но ходят туманные слухи, что у них считалось модным окрашивание бород хной. Альтернативная точка зрения более интересна. Она допускает, что древние моряки знали о том, что ген рыжей окраски сцеплен с полом170. Кошки более полезны и удобны на борту, чем коты, хотя бы из обонятельных соображений. Поэтому, если вам некогда разбираться с полом кошачьего пассажира, хватайте черепаховую – не ошибетесь.

Если от истории перейти к современности, то в глаза бросаются две особенности распределения частот аллеляO: одна глобальная, другая локальная.

Глобальная особенность состоит в том, что его частота превышает значение 0,5 лишь в 6 популяциях из 607, а в среднем держится в районе 0,2. Такое распределение характерно для генов, локализованных в Х-хромосоме и находящихся под действием балансирующего отбора.

Эти соображения позволяют предполагать, что черепаховые кошки обладают каким-то селективным преимуществом. Можно думать, что некоторые популяции уже пришли к равновесному состоянию. Это, например, популяции, обитающие в Великобритании, Турции, Северной Африке, Юго-Восточной Азии. Другие еще не достигли равновесия. Мы обсуждали этот тип отбора в предыдущей главе как раз на примере этого гена. Там мы задали максимальную приспособленность черепаховым кошкам и чуть сниженную – рыжим и нормальным особям. Мы даже не потрудились объяснить, чем могут быть обусловлены такие различия в приспособленности. Тут мы вели себя как типичные математические генетики – им главное, чтобы модель была трактабельна (что бы это ни значило), а имеет она отношение к реальности или нет – дело десятое.

Нормальные популяционные генетики попытались выяснить, в чем тут дело. Но сначала они обратили внимание на локальные особенности распределения частот аллеляO.Анализируя французских кошек, они заметили, что в деревнях частота этого аллеля всегда почти вдвое выше, чем в соседних с ними городах171. Это вполне согласуется с гипотезой промышленного меланизма, которую мы обсуждали в предыдущей главе. Действительно,O– это очевидно осветляющий аллель. Но дело не только в этом.

Дело в том, что он еще и по-разному влияет на вес тела самцов и самок. Коты вообще растут быстрее и часто вырастают больше кошек своей возрастной группы. При этом рыжие коты в среднем достоверно тяжелее, то есть больше, чем нерыжие коты. Рыжие кошки, наоборот, достоверно легче, чем нерыжие. Как ген окраски шерсти может влиять на рост животного, да еще и по-разному на самцов и самок, мы решительно не понимаем. Просто примем это как научный факт и попытаемся понять, что из этого факта следует.

Эти различия в весе тела влекут за собой различия в репродуктивном успехе кошек. Более крупные (нерыжие) кошки раньше начинают размножаться, размножаются чаще и приносят больше котят в течение года. С другой стороны, более крупные (рыжие) коты более агрессивны, контролируют большую территорию и, следовательно, спариваются с большим числом самок и становятся отцами большего числа котят. То есть рыжие самки проигрывают в приспособленности нерыжим, а рыжие самцы выигрывают у нерыжих. Таким образом, мы имеем классический балансирующий отбор, хотя вовсе не с теми параметрами, что мы закладывали в нашу модель.

При этом следует помнить, что кошачьи популяции городов и деревень по-разному организованы. В городах плотность популяции гораздо выше, отсюда территории для каждой особи гораздо меньше, а районы их перекрывания относительно больше, что, естественно, ведет к снижению агрессивности и способствует случайным половым связям, в то время как в деревнях коты склонны устраивать на своей территории гаремы. То есть преимущества рыжих котов над нерыжими выше в деревне, чем в городе, и поэтому в деревнях частота аллеляОв среднем выше. Во Франции. Проверьте, как обстоят дела в вашей деревне.

Черные кошки: урбанизация и глобализация

Частота аллеля черной (не-агути) окраскиаварьирует от 0,4 до 1,0, в среднем 0,7. Этот аллель однозначно овладевает миром. В Старом Свете его частота несколько выше, чем в Новом Свете. Но о различиях между колониями и метрополиями мы поговорим чуть ниже. Здесь же мы еще раз напомним, что по всему миру в городах черных кошек больше, чем в деревнях. В предыдущей главе мы обсуждали именно эту особенность микрогеографии черных кошек. Мы пришли к заключению, что это своего рода промышленный меланизм. Темным кошкам легче охотиться в индустриальных ландшафтах.

Мраморные коты и колониальная экспансия

Кошки – создания ленивые. Это собаки носятся без смысла и толка, стоит их спустить с поводка. Не таковы коты. Если кот гуляет, он делает это в высшей степени осмотрительно, стараясь не удаляться от знакомых мест. Более того, когда его из этих родных мест насильно удаляют, он стремится к ним вернуться, даже и издалека. Интернет полон историями котов, которые за тысячи километров находили дорогу домой. Мы в эти истории не сильно верим и поэтому пересказывать не будем. Нет, однако, ни

Другое дело, что кошачьим хозяевам вечно дома не сидится. Слезли с дерева в Африке, вот бы и сидели под этим деревом. Ан нет, вечно они срываются с насиженных мест и куда-то идут, едут, плывут, летят неведомо зачем. И тащат с собой котов. А котам куда деваться – едут, куда везут. На новых местах они обживаются и создают местные популяции. Из того, что мы обсуждали в главе 9, следует, что все эти миграции должны быть сопряжены с дрейфом генов в форме эффекта основателя и неоднократных бутылочных горлышек численности. Эффект основателя, как вы помните, должен приводить к сильным различиям в частотах аллелей между дочерними популяциями.

Идеальным маркером для отслеживания оказался аллель мраморной окраскиtab(вкл., илл. 6, 20, 24). Больше всего мраморных кошек на Британских островах, чуть меньше во Франции, еще меньше – в остальных странах Европы. Частота этого аллеля падает постепенно по мере удаления от Великобритании на восток, север и юг. В Азии мы обнаруживаем локальный пик частоты аллеляtabв Иране. В континентальных российских популяциях мраморные кошки исключительно редки. Такое неравномерное распределение показывает, что аллель мраморной окраски возник сравнительно недавно.

Этот вывод подтвердили палеогенетические исследования172. Ученые проанализировали ядерную ДНК из ископаемых остатков кошек. Важно, что эти находки были точно датированы археологическими методами. Но важнее всего то, что исследователи знали, чем ДНК мраморных кошек отличается от ДНК их полосатых родственников: наличием трех разных замен нуклеотидов в генеТэбби.Самый древний образец гетерозиготы по самой распространенной сейчас мутации обнаружили при раскопках в ходе строительства станции метро “Йеникапи” в Стамбуле (Турция) и датировали IV–XIV веками нашей эры. Более поздние находки в Акабе (Иордания) датируются временем расцвета Османской Империи (XIV–XVI века), и там мы уже видим гомозигот по аллелюtab.

В Европу мраморные кошки попали относительно недавно. Первые гомозиготы обнаруживаются в образцах начала XVIII века из Берлина и в образце XIX века из Горе (Сенегал).

К сожалению, у нас нет ископаемых образцов кошек из Великобритании, куда мраморные коты попали самое позднее в начале XVII века. Попали они туда, скорее всего, с Ближнего Востока. На это указывают палеогенетические данные и упомянутый выше избыток мраморных котов в современном Иране. Из Великобритании аллельtabпостепенно распространился во Францию и сопредельные страны. Но по суше он распространялся довольно медленно. Судите сами: частота этого аллеля в Англии около 0,8, а в Восточной Европе – около 0,2.

Однако, как мы знаем, кошки мигрируют не только по суше, но и по морю. Морской путь миграции оказывается даже более столбовым, чем сухопутный. Мы легко можем увидеть, что в портовых городах частота аллеляtabвыше, чем на прилежащих континентальных территориях. В Хабаровск и Владивосток мраморные коты проникли явно с моря, а не по Транссибирской магистрали. Морские дороги привели мраморных котов во все те уголки земного шара, куда ступала нога отважных британских мореплавателей и коварных британских колонизаторов. Даже в популяции одичавших котов Тасмании мраморные кошки встречаются чаще обычных173.

Таким образом, аллельtab,хоть и возник на Ближнем Востоке, свое победное шествие по миру начал с Британских островов. Там частота его наиболее высока и, по-видимому, постепенно возрастает от поколения к поколению. Последний вывод базируется на сравнении частот этого аллеля в Британии и в ее бывших колониях169. Особая прелесть этих данных в том, что разные колонии основаны в разное время. Благодаря этому мы можем проследить, что происходило с кошачьими популяциями по мере их расселения174.

Британская колониальная экспансия началась в середине XVII века. В ходе колонизации происходило мощное вселение кошек в районы, где аборигенных котов доселе не было. Попробуем сопоставить частоту аллеляtabв популяциях, ныне обитающих на территории бывших британских владений, со временем основания этой колонии. В Нью-Йорке, Филадельфии и Бостоне, основанных в середине XVII века, частота аллеляtabравна 0,45. В Галифаксе и Сент-Джонсе, основанных столетием позже, – 0,55–0,60. В австралийских городах Брисбене и Аделаиде, возникших в середине XIX века, – 0,70. И наконец, сейчас в Южной Англии частота аллеля превышает 0,80. Когда мы пересчитали эти данные175,у нас получилось четкая, почти линейная зависимость между временем основания колонии и частотой аллеляtab: чем раньше основана колония, тем ниже в ней частота мраморных кошек[68].

Классик кошачьей геногеографии Нил Тодд объяснял эту зависимость следующим образом. По непонятным пока причинам особенности городской экологии Британских островов способствовали постепенному и неуклонному возрастанию частоты данного аллеля примерно на 10% за столетие, или на 0,3% за кошачье поколение. Те кошки, которые эмигрировали из Великобритании, освобождались от действия этого отбора и на новых территориях, следуя закону Харди – Вайнберга, сохраняли ту концентрацию аллеля, которая была в материнской популяции в момент образования дочерней.

Детальный анализ различий в аллельных частотах между географически близкими популяциями показал, что в Старом Свете они значительно выше, чем в Новом свете176. Это значит, что колонизация Нового Света кошками не была сопряжена с сильными изменениями генного состава колониальных популяций. Это, в свою очередь, показывает, что миграция кошек была настолько массовой, что эффекты дрейфа генов сыграли очень незначительную роль в эволюции колониальных популяций. То есть мы можем воспринимать генетические профили колониальных популяций кошек как своего рода генетические портреты их материнских популяций в момент основания колонии.

Тогда возникает вопрос: почему в метрополии частоты аллелей быстро менялись, а в колониях они замерли? Одно из возможных объяснений заключается в том, что изменения, которые происходили в метрополиях, обусловлены в основном интенсивной урбанизацией. В колониях она началась гораздо позже. Следует также учитывать соотношение численности человеческих и кошачьих популяций. В Старом Свете людей было значительно больше, чем кошек, а в Новом Свете это соотношение очень быстро изменилось в пользу кошек. Из-за этого влияние человеческих предпочтений ослабло, и колониальные кошки стали жить по законам, определенным Харди и Вайнбергом.

Естественный отбор в городах в пользу мраморных котов может быть обусловлен тем, что они в среднем гораздо темнее, чем полосатые. Кроме того, они лучше сливаются с хаосом светотеней, типичным для городов, нежели полосатые, которые более уместны среди полосатых теней трав, кустов и лиан в степях, саваннах и лесах.

География остальных генов

Мы рассмотрели географию кошачьих генов, наиболее интересных для понимания факторов эволюции, действовавших на кошачьи популяции по мере их расселения по Земле. Геногеографию белых пятен (Ws), чисто белой(W)и ослабленной(d)окрасок мы подробно обсуждать не станем. Ничего особенно нового они не показывают.

Есть, однако, мутации,

Кошки России и сопредельных стран

Теперь давайте посмотрим, как выглядят отечественные кошки в глобальном контексте. Если честно, то выглядят они не очень. Не в смысле их красоты, мощи и упитанности, а в смысле их исследованности. Хотя если обратиться к библиометрии, вроде бы все в порядке. На бывший Советский Союз, который занимал одну шестую часть суши, приходится одна пятая опубликованных в мире работ по геногеографии кошек. Проблема, однако, в том, что большинство отечественных работ – это тезисы конференций, из которых данные извлекаются с трудом. Другая и более серьезная проблема – неравномерность покрытия территории. Трудами Сергея Холина и Григория Гончаренко с коллегами относительно подробно исследованы Дальний Восток и Беларусь соответственно. Все остальные точки разбросаны довольно хаотически – где пусто, где густо, и выборки из этих точек не очень большие.

Наиболее структурированным был самый первый советский котогеографический проект, который организовал и выполнил Павел Бородин сорок с лишним лет назад. Да и то точки сбора материала располагались в одну линию от Ленинграда до Владивостока, но уж больно мало их было, и отстояли они друг от друга на тысячи километров. На каждый город Павел назначил наблюдателя, которому выдал полную иллюстрированную инструкцию по учету кошек (вроде той, что описана выше). Наблюдателями были друзья и бывшие студенты Павла Бородина. Как только данные были собраны, он сделал их первичную обработку, а для осмысления результатов привлек двух главных специалистов по котогеографии: Нила Тодда и Роя Робинсона. Результат этого проекта опубликовалJournal of Heredityпод гордым названием “Частоты мутантных аллелей в кошачьих популяциях шести советских городов”177. Результат, надо честно признаться, не слишком впечатляющий.

Практически весь текст статьи написал доктор Тодд. При этом он категорически отказался числиться в авторах и остался упомянут лишь в благодарности “за помощь в подготовке статьи”. Когда мы сейчас читаем эту статью, мы ясно видим, что Тодд использовал cоветские данные как отправную точку для обсуждения общей картины расселения кошек по просторам Евразии. Он отметил очевидные вещи: высокую частоту аллеля мраморной окраски в двух конечных точках великого cоветского трансекта – Ленинграде и Владивостоке – и его практически полное отсутствие в Сибири. Это подтверждало взгляды Тодда о ключевой роли мореплавателей в распространении этого аллеля по планете. С остальными аллелями ничего внятного не вырисовывалось, как Тодд ни старался. Слишком мало было точек, слишком далеко они отстояли друг от друга. С тех пор мало что изменилось. Одна надежда на вас, дорогой читатель. Тем более что в последнее время у геногеографии появились новые методы и подходы.

Геногеография будущего

В прошлом веке геногеография была самой процветающей отраслью генетики кошек, опережая по числу научных публикаций все остальные отрасли, вместе взятые. Энтузиасты ездили по миру, считали кошек разных окрасов, составляли карты, вычисляли индексы сходства и строили красивые модели. В новом веке этот вид занятий сошел на нет. В большинстве крупных городов подсчитали по сотне кошек, основные пенки сняли. Значит ли это, что геногеография умерла?

Вовсе нет. Мы видим две столбовые дороги, по которым она может пойти.

С удешевлением современных методов генотипирования начинают развиваться и финансироваться проекты молекулярной геногеографии. Потому первый путь – это сравнение в разных точках мира генетического разнообразия бродячих кошек с одной стороны и местного и пришлого человеческого населения – с другой, что позволит лучше понять эволюцию взаимоотношений двух уникальных видов. Как пророчески мог бы написать Дарвин, “свет будет пролит на расселение человека и кошки и их общую историю”.

Второй путь подразумевает использование соцсетей и гражданской науки для решения геногеографических проблем. Что люди постят больше всего на свете? Верно, фото котиков. Все соцсети просто завалены котиками. По численности запощенных в Сети кошек Россия занимает второе место в мире (88 036 голов). Ее опережают США (236 040) и догоняет Бразилия (61 099). В России первое место занимает Москва (25 275), за ней следуют Санкт-Петербург (14 185), Екатеринбург (3665) и Новосибирск (2058).

Как использовать это богатство? Правильно, нужно создать API, который станет сетью для вылавливания этих котиков из Сети. Такой интерфейс уже создан и занимается созданием всемирной карты фотографий кошек. Сайт, где он реализован, называется “Я знаю, где живет твой кот”[69]. Там вы можете увидеть адреса и фото всех кошек, которые засветились в сетях с геотегами.

Следующий шаг, который предстоит сделать, – создать нейросеть для определения фенотипа запощенных котов. Это не такая простая задача, как кажется. Да, гугл-фото может различать лица людей в фас и в профиль, и даже в широких возрастных пределах. Он прекрасно отличает кошек от людей. Наверное, можно научить его узнавать и кошачьи лица: это Васька, а это Жан-Жак. Но вот с окрасами и текстурами шерсти пока плохо. Знакомые программисты не берутся научить сеть надежно отличать голубого кота от рыжего. Или мы знакомы не с теми программистами? Но мы абсолютно уверены, что со временем эта задача будет решена и мы получим геногеографические карты нового поколения.

Но дело не только и не столько в картах. Никакие нейросети не заменят радость утренней охоты за бродячими котами на тихих пустынных улицах незнакомого города. Кто раз испытал эту радость, тот не забудет ее никогда.

Две вставные новеллы: отцы-основатели геногеографии кошек

Нил Тодд (1936–2014)

Доктор Тодд посвятил кошкам всю свою научную жизнь. Темой его дипломной работы было “Наследование бесхвостости у мэнских кошек”, темой докторской диссертации – “Реакция котов на кошачью мяту”. На короткое время он отвлекся на львов, которых он исследовал в лесах Индии. После этого он целиком отдался кошачьей геногеографии. Он создал Исследовательский центр по генетике хищных, в котором было три сотрудника: он сам, его жена и его дочь. В течение 17 лет этот центр издавал “Вестник генетики хищников”, где публиковалось большинство котогеографических исследований. Его полевые исследования проводились в Канаде, Великобритании, Ирландии, Исландии, на Фарерских островах, во Франции, в Испании, Иране, Марокко, Тунисе, Греции, Турции, Египте, Судане, Мексике, Кюрасао и Венесуэле. Проведя исторические исследования судоходных и торговых путей, он сумел объяснить современное распределение аллелей окраски кошек по всему миру.

Другим увлечением Тодда было коллекционирование мерча британских и ирландских

Рой Робинсон (1922–1996)

Легендарный Рой Робинсон, автор фундаментальных книг “Генетика для заводчиков кошек”178, 179,“Генетика для заводчиков собак”, “Генетика крысы”, “Генетика чешуекрылых”, “Генетическое картирование лабораторных млекопитающих”, “Генетика окраски мелких домашних животных”, “Правильный способ содержания хомяка”, “Правильный способ содержания кролика” и множества статей в престижных научных журналах, университетов не кончал[70].

Он даже школу не кончил. Робинсон оставил ее в 14 лет, чтобы помогать своему отцу в его садовом питомнике. Во время Второй мировой войны отцовский бизнес пришел в упадок, и отец решил заняться разведением кроликов. Тогда юный Робинсон (не взятый в армию из-за плохого зрения) впервые заинтересовался генетикой. Как справедливо заметил выдающийся генетик Сирил Дарлингтон, “законы Менделя настолько просты, что умный ученик должен быть в состоянии понять их за несколько часов”. Да и вы сами в этом убедились, прочитав предыдущие главы нашей книжки (несмотря на то, что глава про законы Менделя сгорела). У Робинсона ее не было, зато был читательский билет в библиотеку Музея естественной истории. Через три года он написал свою первую книгу “Генетические исследования на кроликах”. Но он быстро понял, что кролик не очень удобен для генетики. Мыши и крысы гораздо лучше, но их генетикой занимаются толпы профессиональных генетиков.

Робинсон занялся сирийскими, или же золотистыми хомячками. Именно он в своем питомнике, который скромно назывался “Приют на улице Св. Стефана”, заложил основы генетики этого вида, описав 16 (!) новых мутаций и тип их наследования и начал строить генетическую карту этого вида. Чтобы разобраться с наследованием этих мутаций у хомяков, он прочитал все, что было написано по генетике крысы (около 1000 статей), и написал монографию “Генетика крысы”, которую Павел Бородин с восторгом читал в свои юные годы, когда он этих крыс одомашнивал. Вскоре к хомякам добавились бабочки, которых Робинсон тоже разводил в своем приюте и про которых он написал отдельную книгу “Генетика чешуекрылых”.

Энциклопедический подход Робинсона к генетике животных свел его с Нилом Тоддом. Сначала Робинсон помогал Тодду редактировать “Вестник генетики хищников”, а потом и сам занялся кошками Испании, Кипра и других интересных мест. При этом он никогда не покидал своего “Приюта на улице Св. Стефана”. Котофилы посылали ему данные о новых мутациях у кошек, собак и хомяков, а он их обдумывал, анализировал и публиковал.

Павел Бородин был верным корреспондентом Роя Робинсона. Именно ему он посылал все новые данные про советских кошек. Более того, когда он с Анатолием Овсеевичем Рувинским решил подготовить Первую в Мире Всеобъемлющую Монографию по Генетике Кошки, он набрался наглости и предложил самому Рою Робинсону написать для этой книги ни много ни мало – четыре главы: о доместикации, о генетике окрасок, о генетике структуры шерсти и о врожденных аномалиях и наследственных болезнях. При этом книга должна была выйти на русском. Ни английского варианта, ни гонорара за эту работу не ожидалось. У Бородина не хватило духу написать об этом великому Рою Робинсону. Вместо этого он набрался еще больше наглости и напросился к нему в гости, в тот самый “Приют на улице Св. Стефана”. Сам приют оказался небольшим одноэтажным домиком. К домику был пристроен сарайчик с большими окнами. В сарайчике стояли клетки с хомяками и морскими свинками.

Рой Робинсон выглядел как стряпчий из романов Диккенса – высокий мужчина с редеющими волосами в видавшем виды черном костюме-тройке и очках с толстенными стеклами. Он провел Бородина по своему приюту и предложил чай с бисквитами в гостиной. Тут-то гость и сознался, что за работу он платить не собирается. “Не беспокойтесь, мне будет интересно это сделать. Не хотите ли еще чаю?” – ответил Рой Робинсон.

Через пару месяцев в Новосибирск пришло письмо с флоппи-диском, на котором в АSCI-коде были набраны все четыре главы. Их перевела на русский Татьяна Ладыгина, а Павел Бородин отредактировал этот перевод. В 1993 году книга “Генетика кошки”175вышла и была распродана в один день. В точности как “Происхождение видов”. К сожалению, бессмертная книга Робинсона “Генетика для заводчиков кошек” до сих пор не издана на русском, а “Генетика для заводчиков собак” растаскана на главы по разным пиратским изданиям.

Эпилог

Итак, титанический труд “ловцов кошачьих генов” – отважных энтузиастов вроде Нила Тодда, Роя Робинсона и их глобальной сети единомышленников – завершился. Перед нами развернулась первая в мире геногеографическая карта домашней кошкиFelis catus. Это не просто атлас окрасок; это – расшифрованная генетическая летопись тысячелетий совместного пути кошки и человека.

Помните вопрос Серла: “Что значат частоты генов в одном Лондоне?” Эта карта дала ответ в планетарном масштабе. Она показала нам:

– Колыбель одомашнивания. Яркий генетический след указал на Плодородный полумесяц – Ближний Восток и Египет – как на очаг, где дикаяFelis lybicaначала превращаться в нашего спутникаFelis catus.

– Волны завоевания мира. Мы увидели, как генетические “автографы” первых одомашненных кошек – их уникальные комбинации аллелей окраса – распространялись по торговым путям на кораблях финикийцев, римлян, викингов, следом за человеческими миграциями и колонизацией. Каждый континент, каждый остров получил свой уникальный “генетический почерк” основателей.

– Места рождения пород. Карта высветила островки искусственной эволюции – места зарождения пород. Мы увидели, как редкие мутации (сиамский акромеланизмcs,абиссинский тикингTi,корниш-рексLPAR6re), случайно возникшие или завезенные в изоляцию, фиксировались и становились визитной карточкой пород благодаря строгому отбору и инбридингу. Это был яркий контраст “дикому” генетическому разнообразию бродячих популяций, изученных Серлом.

Однако эта карта, блестяще описавшая “азбуку” кошачьей эволюции – качественные признаки (окрас, текстуру шерсти), – лишь приоткрыла дверь. Генетическая летопись хранит куда более глубокие тайны. Ведь львы отличаются от домашних кошек не только окрасом. Главные различия между видами кошачьих – размер тела, форма черепа, длина конечностей, сила укуса – это признаки совсем иного рода. Они не контролируются одним-двумя генами с четким менделевским наследованием, как рыжий окрас или длинная шерсть.

Эти количественные признаки – словно сложные симфонии, где партии исполняют сотни генов и где среда дирижирует их выражением. Их эволюция – это история тонких настроек, где малые изменения во множестве генов, накопленные отбором за миллионы лет, превратили скромного предка в царя зверей или в изящного гепарда. Как работает этот механизм? Как гены, каждый вносящий крошечный вклад в рост кости или длину мышцы, вместе создают фантастическое разнообразие форм от черноногой кошки до тигра?

Ответы на эти вопросы лежат уже не в распределении простых аллелей по карте мира, а в глубинах геномов и законах популяционной генетики сложных признаков. Именно туда,

Глава 11

Печальная доля персидских котов и гримасы селекции

Пролог

Когда же настала ночь, Шахерезада сказала:

– Дошло до меня, о счастливый царь, что пошел в то утро Нур-ад-Дин к морю, закинул невод – пришел невод с одною тиной. Он в другой раз закинул невод, пришел невод с травой морскою. В третий раз закинул он невод – пришел невод с замшелой бутылкою. Протер Нур-ад-Дин бутылку, а в ней ифрит сидит, страшный, обросший длинной шерстью, носом к стеклу приплюснулся и плачет горькими слезами. Увидел ифрит Нур-ад-Дина и взмолился ему:

“Я страдаю в заточеньи, длинной шерстью я оброс, от большого огорченья сильно сплющился мой нос. Отпусти меня на волю, я тебя озолочу, золотой дворец построю! Мне все это по плечу!”

“Ничего мне от тебя не надо, – сказал Нур-ад-Дин ифриту. – Я бы и даром выпустил, да у меня старуха больно вздорная. Хочет быть владычицей багдадскою”.

“Не вопрос, – ответил ифрит. – Неси меня к ней, назначу ее владычицей, а тебя визирем. Дворец новый строить будем или старый займете?”

Принес Нур-ад-Дин бутылку домой, а жена его бранью встретила.

“Я тебя за рыбой послала, а ты дрянь какую-то принес”.

“Подожди, старуха, будет тебе и рыба, и инжир с черносливом”, – сказал он жене и выдернул пробку. Напрасно он это сделал, ибо характер у ифрита и так был не сахар, а за 1000 лет сидения в бутылке окончательно испортился.

Повалил из бутылки черный дым, ударили в тот дым молнии, и в раскатах грома материализовался огромный ифрит, обросший длинной шерстью, с носом приплюснутым и слезами на глазах и возопил он страшным голосом:

“Что, ничтожные, владыками багдадскими захотели стать! Кабы вы с мое в бутылке отсидели, вы бы и кошачьей доле обрадовались!”

И превратил он Нур-ад-Дина с женой в кота и кошку, обросших длинной шерстью, с приплюснутыми носами и был таков.

Сели они на пороге дома, заплакали горькими слезами. А мимо проезжал визирь Багдада. Увидел он диковинных котов, кинул их в мешок и отвез царю Персии в подарок. Подивился царь этой парочке, велел их отмыть, умастить благовониями и накормить рыбой, запеченной в инжире с черносливом. А когда принесли их ему наутро, восхитился царь их дивной шелковой шерстью и приплюснутыми носами, посмеялся их слезам и сказал:

“Не плачьте, животные, ибо овладели вы моим сердцем. За это нарекаю вас владыкой и владычицей всея Персии. Плодитесь и размножайтесь, и пусть славится вашим потомством земля Персидская”.

И Шахерезаду застигло утро, и она прекратила дозволенные речи.

Правдивая (?) и печальная история персидских котов

Истории персидских кошек не многим достовернее этой сказки. Говорят, что кошки с очень длинной шерстью жили во дворцах первых царей Персии в VI веке до н. э. Якобы их скульптурные и иероглифические изображения находят в руинах Сузы и Персеполя. В Европу они попали в XVI веке и, судя по гравюрам и картинам тех времен, мало чем отличались от современных турецких или ванских кошек. Да, у них была длинная шерсть. Да, они, как правило, были полностью белыми(W/_)или имели настолько большое белое пятно, что окрашенными оставались одни уши и кончик хвоста (Ws/Ws). Но головки у них были еще более-менее кошачьими. Нос у них стал вдавливаться внутрь черепа только в начале XX века заботами американских селекционеров.

Современный стандарт породы “персидская кошка”181определяет идеального представителя как “массивно сложенное, но гармоничное животное с милым выражением лица и мягкими, закругленными линиями” (вкл., илл. 21). Он же выделяет три внутрипородных типа в зависимости от вдавленности носа:

• Классический британский – устаревший (sic!) тип с заметным носом, направленным книзу или горизонтально, при этом верхний край мочки носа на 5–6 миллиметров ниже края нижнего века глаза.

• Современный коротконосый тип с открытым взглядом, при котором мочки носа на 1–2 миллиметра выше линии нижних век глаз, крупных и широко открытых.

• Экстремальный тип, при котором мочка носа находится на одном уровне с внутренними уголками глаз.

Как видите, счет здесь идет на миллиметры!

Есть еще так (и правильно!) называемые поросята(piggy)– “крайнее проявление экстремального типа с поднятием мочки носа до уровня верхнего века и выше и западением переносицы”. Всемирная кошачья федерация (WCF) поросят не любит и категорически требует, чтобы мочка носа не поднималась “выше уровня внутренних уголков глаз”.

Вот теперь давайте разберемся, как селекционеры за несколько десятков поколений из нормальных котов сделали поросят, которым трудно дышать, трудно вылизываться и вообще трудно жить. Как они создали гигантских мейн-кунов и норвежских лесных кошек. Как они добились феноменальной мышечной расслабленности у рэгдоллов и поразительной раскраски тойгеров. Конечно, разнообразие кошачьих пород не идет ни в какое сравнение с собачьим разнообразием, и персидским котам далеко до мопсов. Но лиха беда начало.

Волшебный жезл селекции

Главным инструментом в работе селекционера служит искусственный отбор. Дарвин, цитируя знатных овцеводов своего времени, называл отбор “волшебным жезлом, при помощи которого селекционер вызывает к жизни любые желательные формы”36.

Селекционеры работают с количественными признаками. Количественными называют такие признаки, которые можно измерить, например, рост и вес кошки, длину хвоста, густоту шерсти, размер белого пятна, мышечный тонус и т. п. Проявление количественных признаков зависит от множества генов, и каждый из множества аллелей этого множества генов вносит ничтожный вклад в конечное значение признака.

Вспомните, как генетики определяют гены окраски шерсти. Это те гены, мутации которых меняют нормальную окраску, либо выключая ее целиком, либо нарушая ее распределение по телу, либо меняя соотношение разных пигментов и их распределение по длине волоса. Точно так же они определяют гены любых количественных признаков. Это те гены, аллели которых отклоняют значение признака от среднего значения, характерного для кошек или котов.

Например, средний вес среднестатистического кота в полном расцвете сил (в 3 года) равен 3678 граммов. А средний вес среднего мейн-куна в том же прекрасном возрасте – 6543 грамма. Из этого генетики заключают, что в генофонде этой породы подобрались аллели, которые стимулируют ускоренный рост.

А что скажут генетики, если мы им покажем двух котов из одной семьи, но разных по весу? Один весит 6666 граммов, а другой – 6333 грамма. Это почему так? Потому, что одному от родителей достались плюс-аллели[71], а другому минус-аллели, или потому, что кое-кто слишком много ел и, скажем прямо, объедал брата? Тут-то генетики призадумаются, и мы вместе с

В том-то и сложность генетики количественных признаков: их разнообразие в популяции – кто тяжелее, кто легче, кто умнее, а кто громче мяукает – определяется как разнообразием аллелей (у кого-то больше плюс-аллелей, а у кого-то меньше), так и разнообразием их жизненных обстоятельств (кого-то кормили фуа-гра, а кого-то – диетическим кормом).

Генетики задают два главных вопроса.

Вопрос номер один: какой вклад в разнообразие количественного признака вносит разнообразие генотипов, а какой – разнообразие средовых условий?

Вопрос номер два: что это за гены, как они влияют на изучаемый признак, сколько их, где они находятся и каков вклад каждого из них?

Особую пикантность этим вопросам придает то, что универсального ответа ни на один из них нет и быть не может. Одни ответы верны для веса тела, но ни в коем случае не для вдавленности носа. Ответ для веса тела мейн-кунов может быть неверным для веса персов. Да что там персов, ответ для российских мейн-кунов, скорее всего, окажется неверным для английских мейн-кунов.

Тем не менее на эти вопросы приходится отвечать, потому что от ответов зависит успех селекции и в конечном счете счастье или несчастье наших котов.

Коэффициент наследуемости

Для начала попытаемся решить первую задачу, которую в англоязычной литературе емко формулируют какnature versus nurture(природа или воспитание). Что в большей степени определяет размеры нашего кота – аллели, переданные ему от родителей, или то, сколько раз в день мы его кормим? Попробуем определить коэффициент наследуемости (h2): относительный вклад генетической изменчивости в общую изменчивость животных по количественному признаку, например, по тому же весу тела в 3 года у российских мейн-кунов. Значение коэффициента наследуемости меняется от нуля (изменчивость признака полностью определяется изменчивостью факторов среды) до единицы (изменчивость признака зависит целиком и полностью от генетической изменчивости).

Есть несколько способов решения этой задачи. Сначала рассмотрим способ, основанный на оценке результатов отбора. Поставим себя на место владелицы питомника мейн-кунов. Она решила вывести породу особо крупных мейн-кунов (вкл., илл. 9, 10, 19). Пусть у нее в питомнике 50 котов и 50 кошек. Допустим для простоты (хотя это, очевидно, не так), что коты и кошки по весу не отличаются и в 3 года имеют одинаковый средний вес – 7000 граммов (рис. 11–1). Но это средний вес. Понятно, что все кошки и коты разные: один кот весит 6000 граммов, другой – 8000 граммов. Очень худых (они на рисунке слева) и очень толстых (справа) животных мало, большинство имеют средний вес (посередине).

Заводчица отбирает для размножения таких, которые весят 7500 граммов и больше (на рисунке они отмечены штриховкой). Всех, кто меньше, – кастрирует и продает. Средняя масса тела отобранных котов и кошек составляет 7750 граммов, то есть они в среднем на 750 граммов тяжелее, чем животные исходной популяции. Эту разницу между средними значениями признака в исходной популяции и в группе, отобранной для размножения, называют селекционным дифференциалом(S). Заводчица скрещивает отобранных кошек с отобранными котами, получает от них потомство и в возрасте трех лет это потомство взвешивает.

Рис. 11–1.Отбор по весу тела и его результаты.

И что же она видит? Она обнаруживает, что да, потомство в среднем тяжелее родителей. Стало меньше мелких, больше крупных, средний вес новой популяции стал больше, чем был в исходной группе. Распределение кошек по весу сдвинулось вправо, но не настолько, насколько хотелось бы заводчице. (Средний вес не достиг среднего веса отобранных родителей.) Разницу между средними значениями признака в исходной популяции и у потомков отобранных родителей называют ответом на отбор (R). В нашем случае он равен 250 граммов.

Почему ответ на отбор оказался меньше селекционного дифференциала? Потому что вес каждой конкретной кошки зависит как от ее аллелей, которые она получила от родителей, так и от условий ее жизни. Одни получают от родителей аллели быстрого роста, а другие – медленного. Одним котам достается больше еды, другим – меньше. Одни болели в детстве, другие нет. Но заводчица не знает, почему именно эта кошка, именно этот кот оказались крупнее других: потому что они унаследовали аллели быстрого роста или потому что им больше повезло с едой и вообще по жизни.

Заводчица отобрала самых крупных котов. Она подобрала им в супруги самых крупных кошек. Они передали потомкам свои аллели генов роста. Аллели, а не вес! Генетически крупные коты и кошки, у которых было много аллелей быстрого роста, дадут в среднем более крупных потомков, чем коты и кошки, у которых мало таких аллелей. А вот потомки тех, кому повезло по жизни, будут ничуть не крупнее тех, кому не повезло. Везение не наследуется.

Отношение ответа на отбор к селекционному дифференциалу отражает относительный вклад наследственной изменчивости в общую изменчивость по количественному признаку и дает нам оценку коэффициента наследуемости. Не наследуемости вообще, а наследуемости данного признака, в данной конкретной популяции, при данных условиях кормления, размещения, ветобслуживания и вообще жизни. В нашем случае он равен 0,3. То есть генетическое разнообразие вносит слабый вклад в изменчивость веса тела мейн-кунов в питомнике этой заводчицы.

Для этого же признака, но при иных условиях жизни или в другой популяции мы получим другую оценку наследуемости. Для другого признака мы тоже получим другой коэффициент. Давайте посмотрим, почему это так.

Понятно, что чем сильнее мы выровняем условия развития и жизни наших питомцев, тем меньше будет вклад средового разнообразия в результирующую изменчивость по весу тела. Да, он будет меньше, если мы в течение всей жизни будем выдавать каждому котенку один и тот же корм с точностью до миллиграмма, если мы будем гладить каждого из них в одно и то же время и точно по часам, секунда в секунду. Придумайте сами, что еще можно выровнять. Но что бы вы ни придумали, вы никогда не сведете средовую изменчивость к нулю. Всегда остаются непредсказуемые обстоятельства: доступ к соску, положение в матке, стохастика развития.

В разных питомниках тех же самых мейн-кунов при одних и тех же условиях содержания мы все равно получим разные оценки коэффициента наследуемости. Племенные ядра[72] разных питомников неизбежно различаются по составу и разнообразию аллелей. Эти различия могут быть обусловлены выбором основателей питомника (вспомните дрейф генов и эффект основателя), численностью населения питомника и ее колебаниями (вспомните дрейф генов и эффект бутылочного горлышка), стратегией размножения (степенью инбридинга) и тысячей других причин.

Но самыми значительными, интересными и информативными оказываются различия в коэффициентах наследуемости между разными признаками.

Мы не измеряли, но сильно подозреваем, что для длины хвоста мейн-кунов этот коэффициент будет значительно выше, чем для веса тела. Почему мы так думаем? Потому что изменчивость этого признака вообще очень

Длина хвоста в основном определяется числом и размером хвостовых позвонков. Эти признаки находятся под строгим генетическим контролем. Но самая важная причина, по которой мы подозреваем сильный вклад генетического разнообразия в хвостовую изменчивость, – это то, что по этому признаку у мейн-кунов проводится стандартизирующий, стабилизирующий отбор. Ибо сказано в стандарте: “Да будет хвост его равен расстоянию от основания его (хвоста) и до лопаток его (кота)”[73].

То есть абсолютное предпочтение отдается абсолютно среднему размеру хвоста. Такой отбор в долговременной перспективе ведет к повышению гетерозиготности по генам, контролирующим данный признак, и накоплению генетической изменчивости. Посудите сами: среднее значение признака у потомка при аддитивном наследовании, то есть когда признак потомка = (признак папы + признак мамы) / 2, должно возникать при скрещивании особей, отклоняющихся от средней в разные стороны, то есть носителей разных аллелей. При скрещивании среднестатистических родителей большинство потомков тоже будут середнячками, но по закону расщепления могут появляться гомозиготы, которые сильно отклоняются от среднего. В условиях сильного отбора на среднее значение признака они будут удаляться из питомника путем кастрации и продажи.

Гадание наh²: раскрытие прошлого и предсказание будущего

Значение коэффициента наследуемости служит индикатором эволюционной истории популяции. Высокие значения коэффициента наследуемости указывают на то, что этот признак находится под действием стабилизирующего отбора, либо на то, что этот признак никак не влияет на племенные качества животного и поэтому отбору не подвергается.

Низкие значения коэффициента наследуемости возникают в результате длительного движущего отбора, направленного на увеличение или уменьшение среднего значения признака. Когда вы поколение за поколением отбираете для размножения самых крупных животных, то в такой популяции неуклонно увеличивается частота аллелей быстрого роста (плюс-аллелей по этому признаку). Предельное значение частоты для каждого плюс-аллеля равно единице. Это значит, что плюс-аллель зафиксирован, а минус-аллель полностью исчез из популяции. Но еще задолго до фиксации плюс-аллеля большинство особей в популяции становятся по нему гомозиготами. Это значит, что все потомки получают от них один и тот же плюс-аллель и в этом отношении становятся генетически однообразными. Так происходит со всеми аллелями, контролирующими данный признак, сколько бы их ни было и как бы слаб ни был их эффект.

Движущий отбор по любому признаку неизбежно ведет к снижению его генетического разнообразия. Крупный размер тела – это визитная карточка мейн-кунов. Из поколения в поколение самые крупные животные получали преимущество в размножении. И с каждым поколением успех селекции становился все меньше и меньше просто потому, что падало генетическое разнообразие.

Еще одна причина снижения коэффициента наследуемости и эффекта селекции – инбридинг. Чем чаще внутри породы практикуются близкородственные скрещивания, тем быстрее падает ее генетическое разнообразие, и это происходит со всеми признаками, а не только с теми, по которым идет селекция. Но, конечно, по ним оно падает быстрее.

Из этого следует еще один важный вывод: значение коэффициента наследуемости служит не только индикатором прошлого породы или популяции, но и предиктором его будущего. Высокие значения предсказывают хорошие перспективы изменения признака, низкие – предвещают застой, так называемое селекционное плато.

Есть несколько способов преодоления селекционного плато.

Один из них – переход от массового к индивидуальному отбору. Суть его заключается в том, что отбор ведут не по признакам производителей, а по признакам их потомков. В том примере с мейн-кунами, который мы обсуждали, заводчице нужно было бы размножать тех особей, которые дают в среднем более крупных потомков, даже если сами эти особи ничего особенного собой не представляют.

Второй способ – это геномная селекция. Когда (и если) мы картируем все гены разумно сильного эффекта, контролирующие интересующий нас признак, мы сможем отбирать на племя носителей нужных нам плюс-аллелей, даже не взвешивая их.

Третий способ относится к не очень отдаленному, но довольно сомнительному будущему. Когда (и если) мы картируем все гены разумно сильного эффекта, контролирующие интересующий нас признак, мы сможем их направленно изменять, используя приемы геномного редактирования. Но об этом мы поговорим в последней главе.

Коэффициент наследуемости позволяет предсказывать не только отдаленное, но (если он разумно высок) и близкое будущее наших кошек. Если мы знаем вес тела отца и матери вашего котенка и коэффициент наследуемости этого признака, мы можем предсказать будущий вес тела их котят на три года вперед.

Количественная генетика поведения

На кошках анализ наследуемости проводят не часто. А когда проводят, то для анализа выбирают не самые важные признаки, а те, которые легче измерить или зарегистрировать[74]. Например, реакцию котов на кошачью мяту, она же котовник кошачийNépeta catária.Многим, но далеко не всем котам запах этого растения “расширяет сознание”182. Понюхав или пожевав его, они впадают в экстаз, трясут головой, катаются, валяются, немузыкально мяучат и мурлычат и вообще ведут себя недостойно. Но недолго. Через 10–15 минут все проходит. Сходные реакции у котов обнаруживаются также на валериану, татарскую жимолость и некоторые другие растения, содержащие непеталактон и родственные ему соединения. Хотя один и тот же кот может реагировать на котовник и не реагировать на валериану.

Было время, когда считали, что этот признак наследуется как доминантный183. Однако сейчас мы понимаем, что он контролируется не одним геном с сильным эффектом, а множеством генов со слабыми эффектами. Коэффициент наследуемости по реакциям на сушеный котовник кошачий оказался довольно высоким – 0,8. Такой высокий коэффициент указывает на то, что эта кошачья особенность никак не сказывается на их приспособленности. Те, что приходят в восторг от кошачьей мяты, и те, что ее игнорируют, не отличаются друг от друга ни по жизнеспособности, ни по плодовитости. И это неудивительно, ведь это растение встречается довольно редко и в природе котам мало доступно. Удивительно другое. Среди львов и ягуаров тоже обнаружились как “реагенты”, так и “нереагенты” на котовник кошачий, а все исследованные тигры полностью игнорировали этот наркотик184.

Мы пока не знаем, с чем это связано. Генетическое разнообразие по реакции могло быть унаследовано львами и котами от очень далекого общего предка, вымершего около 20 миллионов лет назад. Это кажется очень маловероятным, потому что большинство видов кошачьих в ходе своей эволюции проходило через бутылочные горлышки очень низкой численности популяций. В эти моменты генетическое разнообразие популяций сильно уменьшалось. Более правдоподобным кажется, что мутации чувствительности (или

Четыре финских исследователя попытались оценить коэффициенты наследуемости нескольких показателей темперамента кошек – признаков более важных для котоводства, чем пристрастие к котовнику185. Они попросили котовладельцев дать своим питомцам балльные оценки разных признаков поведения, а затем вычислили коэффициенты наследуемости с учетом степени родства.

Конечно, этот подход уязвим для критики. Объективных котовладельцев в природе не существует: все они склонны представлять своих питомцев лучше, чем те есть на самом деле. Но у них нет никаких оснований завышать или занижать сходство между родственниками. Поэтому будем считать, что это приемлемые оценки коэффициентов наследуемости.

Полученные коэффициенты оказываются поразительно одинаковыми для разных признаков и разных пород. Вариация их всех в районе 0,5 свидетельствует, скорее всего, о том, что: во-первых, изменчивость по признакам поведения контролируется как изменчивостью генов, так и изменчивостью условий среды[75]; во-вторых, таких генов очень много; в-третьих, внутри каждой породы по признакам поведения действует стабилизирующий отбор.

Конечно, это не естественный, а искусственный отбор, хотя, скорее всего, и бессознательный. То есть нигде в стандартах пород не прописано, какова должна быть активность кота или его неприязнь к членам семьи. Но очевидно, что те коты, которые проводят весь день на диване, и те, что постоянно носятся по квартире, вызывают гораздо меньше симпатии у их котовладельцев, судей на выставках и владельцев их потенциальных супругов, чем особи с нормальным, средним уровнем активности.

Табл. 11–1.Коэффициенты наследуемости показателей темперамента кошек разных пород185.

Если задуматься, это верно и для всех остальных признаков поведения. Зачем нам крайности? Нам крайностей не нужно. Самые ленивые и самые неугомонные оказываются последними кандидатами на вязку и первыми кандидатами на кастрацию. В вязку идут коты умеренного нрава. Но эти умеренные, скорее всего, гетерозиготны по множеству генов, вовлеченных в контроль поведения. При скрещивании друг с другом они, в полном соответствии с законами Менделя, производят как гетерозигот (таких же умеренных), так и оба класса гомозигот (крайних по поведению – совершенных лентяев и неугомонных хулиганов). Тем самым они обеспечивают поддержание генетического разнообразия по этим признакам в каждой породе, что и выражается в высоких коэффициентах наследуемости.

Конфликт отборов

Стабилизирующий отбор – это не единственная причина поддержания генетического разнообразия внутри пород. Другой причиной может быть конфликт между искусственным и естественным отбором, между интересами человека и интересами кота.

Среди мейн-кунов довольно широко распространена дисплазия тазобедренного сустава: около 40% кошек этой породы страдают от этой патологии. При этом коэффициент наследуемости довольно высок (0,36)186. То есть в генофонде мейн-кунов есть множество аллелей множества генов, которые обеспечивают предрасположенность к развитию этой патологии. Почему? Очевидно, что против нее должен идти отбор и ее наследуемость должна стремиться к нулю. Почему она до сих пор так высока?

Потому что дисплазия тазобедренного сустава – это расплата за огромный размер тела. Два этих признака генетически связаны: чем больше размер тела, тем выше вероятность развития дисплазии тазобедренного сустава. Движущий отбор на увеличение размеров тела – главное направление в селекции мейн-кунов – неизбежно влечет за собой повышение частоты дисплазии тазобедренного сустава. Но почему?

Потому что суставы кошек рассчитаны на нормальную для обычных кошек нагрузку. Когда селекционеры в погоне за выставочными медалями увеличивают массу тела своих питомцев, они увеличивают и нагрузку на их суставы, за что их коты расплачиваются патологией. Ничто в эволюции – естественной и искусственной – не дается бесплатно. Мы хотели ходить на задних лапах, а получили боль в спине. Котов мы хотели видеть большими, а они получили боль в суставах.

Что делать? Кому что. Нам отказываться от прямохождения уже поздно. А селекционерам следует меньше думать о медалях и больше – о благе их питомцев. Как только в экспериментальной группе, на которой выявили связь между размером и дисплазией, начался строгий отбор против дисплазии и был ослаблен отбор по размеру тела, частота этой патологии упала. Одновременно с размером тела! Минус 33 грамма за поколение!

Полногеномный анализ ассоциаций

Коэффициент наследуемости как инструмент для анализа наследования количественных признаков вполне устраивал прежние поколения генетиков и селекционеров. За неимением лучшего инструмента. В XXI веке, когда чтение геномов стало рутинной, быстрой и относительно дешевой процедурой, в руках ученых, занимающихся генетикой количественных признаков, появился новый превосходный инструмент. Его называют полногеномным анализом ассоциаций (от англ.Genome-Wide Association Study,GWAS). Точка. Ассоциаций между чем и чем? Ассоциаций чего с чем? Ассоциаций между последовательностями нуклеотидов в отдельных районах генома и значениями признаков у их носителей.

С помощью этого анализа мы можем оценивать вклад в признак отдельных генов, находить их в геноме (картировать) и выяснять механизмы их действия. Как только мы картируем гены и поймем, как они работают, мы сможем предсказывать значения количественных признаков у потомков гораздо точнее, чем делали это раньше на основе коэффициента наследуемости и среднего значения признаков родителей.

Первое, что требуется для такого анализа, – это расставить сигнальные флажки по всему геному. Такими флажками служат ОдноНуклеотидные Полиморфизмы (ОНП). Так называют точки генома размером в один нуклеотид, в которых у разных особей в популяции могут находиться разные нуклеотиды (полиморфные нуклеотиды)[76]…

Миллионы таких ОНП найдены в геномах множества живых организмов. У человека их найдено около 300 миллионов. У кошки – поменьше, около 37 миллионов. Но по числу вариантов на душу населения каждый кот вдвое обгоняет своего хозяина – у него их в среднем около 10 миллионов против 4–5 миллионов хозяйских ОНП187.

ОНП выявляют полным секвенированием нескольких особей одного вида (например, котов). Затем из них выбирают несколько сотен тысяч ОНП – сигнальных флажков, относительно равномерно распределенных по всем хромосомам. Для этих ОНП изготавливают геномные чипы.

ДНК-чип – это набор лунок в пластиковой панели. К пластику этих лунок пришиты фрагменты ДНК размером около 25 пар нуклеотидов из того района, где обнаружена ОНП. Эти фрагменты различаются только одной точкой, ОНП, которая находится в самой середине фрагмента и представлена двумя вариантами: А или Г. Таких лунок в чипе от нескольких десятков тысяч до нескольких сотен тысяч. В исходной кошачьей панели было 63 тысячи лунок. Этого оказалось мало. В 2021 году люди уже работали с панелью на 340 тысяч лунок.

Как люди работают с чипами ДНК? Они выделяют ДНК из тканей. У кошек это обычно образцы крови, оставшиеся от рутинных анализов. Можно использовать выщипы (не состриги!) шерсти, но это хуже: там меньше ДНК. Выделенную ДНК расщепляют на мелкие фрагменты с использованием

А потом происходит самое интересное. Смесь фрагментов ДНК определенного кота наносят на панель. Фрагменты ДНК гибридизуются (химически склеиваются) с комплементарными им последовательностями на чипе. Сила склеивания зависит от степени комплементарности. Фрагменты из середины хромосомы А1 не гибридизуются с лункой, где приклеен фрагмент конца этой же хромосомы или любого другого района генома. С этой лункой гибридизуется только гомологичный ей фрагмент из генома нашего кота, причем наиболее сильно приклеится именно тот фрагмент, где совпадают средние нуклеотиды. Потом чип промывают, так что все случайно и слабо склеенные фрагменты смываются, а остаются только точно и сильно склеенные. Далее лазер регистрирует свечение каждого сегмента каждой лунки. Он показывает, что в лунке, соответствующей району ОНП, который находится на расстоянии 3 456 789 нуклеотидов от начала хромосомы А1 у кота по кличке Буцефал, светится сегмент А, а у его сестры, кошки по кличке Бургунди, – и сегмент А, и сегмент Г, а у их сродного брата Арго – только сегмент Г. Так мы узнаем генотипы наших котов по каждому из 340 тысяч районов генома. Только зачем нам это надо?

Давайте разберем это на конкретной работе исследователей из Корнельского университета188. При этом университете уже много лет работает ветеринарная клиника, через которую прошли тысячи кошек с разными диагнозами. Образцы ДНК и диагнозы 1122 кошек и послужили материалом для полногеномного анализа ассоциаций девяти распространенных кошачьих заболеваний. С использованием своего чипа на 340 тысяч ОНП исследователи генотипировали их всех.

Прежде всего, они проверили, как работает их система, ловит ли она известные ассоциации. Для этого ученые выбрали среди генотипированных животных 90 рыжих и 121 нерыжую кошку. Затем они определили, какие ОНП встречаются среди рыжих достоверно чаще, чем среди нерыжих. Как и ожидалось, рыжие достоверно отличались от нерыжих по 25 ОНП, локализованным на Х-хромосоме между 102 884 842 и 112 136 902 139 нуклеотидами от ее начала, в то время как по остальным ОНП они практически не различались.

Убедившись на этом опыте, что их система работает, исследователи перешли к поиску вариантов генов, связанных с болезнями. В их список входили самые распространенные кошачьи болезни: гипертрофическая кардиомиопатия, гипертиреоз, сахарный диабет, хроническая болезнь почек, хроническая энтеропатия и четыре другие. Подход использовали тот же: выбрали среди генотипированных животных группу больных и группу здоровых и искали ОНП, которые чаще встречались среди больных, чем среди здоровых. Так они обнаружили, что предрасположенность к диабету ассоциирована с районом вокруг нуклеотида 83 583 678 от начала хромосомы D4. АллельАвыявляли достоверно чаще у больных кошек (37%), чем у здоровых (17%).

Как видите, эта ассоциация не абсолютна. Далеко не все больные кошки имеют этот аллель, а у некоторых здоровых он тоже есть. Почему это так?

Потому что “ассоциированный” аллель чаще всего маркирует не сам ген, который вызывает болезнь, а район генома, где этот ген находится. Как правило, предрасположенность к заболеваниям контролируется многими генами, и найденный в обнаруженном нами районе ген предрасположенности не единственный, а один из множества. Так, кроме района вокруг 83 583 678 нуклеотида от начала хромосомы D4, значимые ассоциации с диабетом показали хромосомы A3, B1 и E1.

Что же за гены находятся в районах, которые оказались ассоциированными с диабетом? Район вокруг 83 583 678 нуклеотида от начала хромосомы D4 содержит много генов обонятельных рецепторов. Эти рецепторы кроме самих запахов определяют вкус и аппетит. Аллельные варианты, ассоциированные с диабетом, могут способствовать риску ожирения и следующего за ним диабета. Кроме того, было показано, что один из генов обонятельных рецепторов у мышей активен в клетках поджелудочной железы и регулирует секрецию инсулина. В ассоциированном районе хромосомы B1 находится ген меланокортина 4, мутации которого тоже приводят к ожирению.

Вот, кстати, еще одна причина, почему ассоциации районов хромосом с болезнями не стопроцентны. Гены контролируют не сами болезни, а предрасположенности к ним. У котов – носителей опасных аллелей могли быть разумные хозяева, которые держали своих питомцев на диете, предохраняя их от ожирения.

Полногеномный анализ ассоциаций позволяет картировать гены количественных признаков, таких, например, как рост, длина хвоста или особенности поведения. Пример такого анализа, который пока не провели, показан на рисунке 11–2. Генетики должны прогенотипировать тысячи кошек и измерить длины их хвостов. Затем они должны найти те районы генома, которые различаются у кошек разной хвостатости. В нашем умозрительном примере носители генотипаГ/Г– самые длиннохвостые, у гетерозиготГ/Ахвосты в среднем чуть короче, а у гомозиготА/А– еще меньше (рис. 11–2). На нашем умозрительном рисунке мы сильно преувеличили различия в хвостах между генотипами. На самом деле (если мы не включаем в анализ бобтейлов и мэновских бесхвостых) даже самые сильные аллели вряд ли изменяют хвост больше, чем на несколько миллиметров.

Здесь мы вынуждены еще раз сказать, что полногеномный анализ ассоциаций не находит сами гены болезней и количественных признаков. Он только указывает на области генома, где их надо искать.

После того как район поиска очерчен, начинается его прочесывание мелким гребнем. Этот район секвенируют и определяют, что в нем находится. Если там находят гены (то есть последовательности, снабженные промоторами), то пытаются определить, что это за гены, чем аллели больных животных отличаются от аллелей здоровых животных, какие мутации чаще встречаются у короткохвостых котов по сравнению с длиннохвостыми. Где эти мутации – в интронах или в экзонах? Если в интронах, то где – где-то в середине или на краю, в точках сплайсинга? Если в экзонах, то в каких позициях кодонов: в первой, второй или третьей? Если за пределами генов, то нет ли там энхансеров, сайленсеров или каких-то других последовательностей, управляющих активностью генов? Какие белки могут связываться с этими последовательностями? Это только малая часть вопросов, которые пытается решить генетик, поймав достоверную ассоциацию между ОНП и признаком.

Рис. 11–2.Анализ ассоциаций между вариантами ОНП и количественным признаком.

Полногеномный анализ ассоциаций – это сейчас главный инструмент предиктивной медицины, нутригенетики и психологии. Давайте еще раз потренируемся на людях, посмотрим, как это работает.

Несколько лет назад Павел Бородин отдал свой драгоценный геном на анализ в четыре фирмы, которые специализируются на секвенировании и интерпретации человеческих геномов. Они его прочипировали[77] и выдали сотни интерпретаций. Рассмотрим две.

Бородину посулили никотиновую зависимость – “состояние патологического влечения к табаку (сигарет, сигар, сигарилл, курительных трубок или кальяна)”. Вероятность того, что у него есть никотиновая зависимость, они оценили в 56%. Это значит, что никотиновая зависимость была у 56 из 100 мужчин, клиентов этой фирмы в его возрасте и с похожими вариантами ОНП, ассоциированными с никотиновой зависимостью. По мнению исследователей, наибольшая вероятность развития этого пристрастия у него была в возрасте 29 лет. Она составляла 74%. Интересно, что, по их мнению, с

Тут они попали в точку. Павел Бородин приобрел эту зависимость в 20 лет и потом 40 лет курил как паровоз. Правда, уже 15 лет не курит. А теперь посмотрим научное обоснование этого прогноза. Они исследовали 7 ОНП в единственном районе хромосомы 8 – 3 в генеCHRNB3 (рецептора никотина) и 4 в межгенных областях возле него. Ранее на тысячах людей разных стран и народов была убедительно показана ассоциация этого района с никотиновой зависимостью, измеренной в числе сигарет, выкуриваемых за день. А у Бородина, который в свои лучшие годы с завидной регулярностью выкуривал по 20 сигарет в день, обнаружились те самые аллели.

Но со второй интерпретацией генодиагносты пролетели. Они утверждали, что он должен петь лучше, чем 75% клиентов их фирмы. Все его родные и знакомые удивлялись, где же генодиагносты нашли столько людей более безголосых, чем он, полностью (по мнению родных и знакомых) лишенный музыкального слуха.

Опять посмотрим научное обоснование. Оказывается, у него есть положительный аллель в генеUGT8, который активно работает в мозге. Откуда известно, что он положительный? Анализ ассоциаций между районом генома, где находится этот ген, и результатами теста на способность человека вокально воспроизводить музыкальные ноты, проведенный на монгольской популяции189,показал, что у особо музыкальных людей присутствует тот же аллель, что и у Павла Бородина. Так что теперь у Бородина есть научное доказательство того, что он поет очень хорошо, а его родные и знакомые ничего не понимают в искусстве.

Но, конечно же, его Кот поет гораздо лучше него. Да что там, коты поют гораздо лучше любого человеческого певца (или певицы) с любым генотипом по генуUGT8. Они – одни из самых музыкальных млекопитающих. Их диапазон превышает десять октав, им нет равных по силе и полетности голоса. Про тембр мы уж и не говорим. В зависимости от настроения и сезона он меняется от колоратурного до драматического. Для нас загадка, почему до сих пор никто не провел генетический анализ этого уникального кошачьего свойства. Наверное, потому, что признак уж очень сложный. Но лед тронулся. Генетики взялись за мурлыканье и коммуникативное мяуканье.

Одни кошки начинают мурлыкать от малейшего прикосновения, другие – только в особых случаях. Ученые выяснили, что причина таких различий может быть связана с числом повторенных последовательностей ДНК в гене андрогенового рецептора, который расположен на X-хромосоме190. Количество повторов варьирует у домашних кошек от 15 до 22. Исследование, проведенное на 280 стерилизованных беспородных кошках, показало удивительную закономерность: животные с короткой версией гена (18 и менее повторов) значительно чаще мурлыкают и мяукают по сравнению с обладателями длинной версии (19 и более повторов). Влияние генетических вариантов проявляется по-разному у самцов и самок. Коты с короткой версией гена андрогенового рецептора демонстрируют не только более активное мурлыканье, но и повышенную склонность к “разговорам” с людьми. У кошек же короткая версия гена помимо мурлыканья связана с большей агрессивностью к незнакомцам.

Полногеномный анализ ассоциаций позволил найти в геноме кошек районы, а потом и аллели, ответственные за внешние признаки и предрасположенности к нескольким десяткам наследственных болезней191. Эти знания служат основой для создания рутинных тест-систем, которые используются в вет-геномных лабораториях. Кошки здесь сильно отстают от собак по богатству тест-систем, но потихоньку их догоняют. Все это, конечно, радует сердца кошковладельцев, но есть одна проблема, о которой им следует помнить при интерпретации результатов анализов. Аллели предрасположенности к диабету у кошек породы серенгети могут быть совсем иными, чем выявленные у мейн-кунов. Более того, они, скорее всего, будут находиться в разных районах разных хромосом. Как аллели музыкальности у монголов и Павла Бородина.

Следы отбора в геномах

Полногеномное секвенирование множества котов разных пород открыло возможность для направленного поиска в их геномах следов недавнего отбора в пользу определенных аллелей. Такие следы могут выявляться по-разному. Если речь идет об относительно недавних событиях, то эти следы выявляются как острова относительной гомогенности ОНП в море их гетерогенности. Красиво и образно, но не очень понятно.

Давайте по-другому. Перед нами распечатка всех ОНП, обнаруженных у 10 котов породы донской сфинкс и у 10 сибирских котов. Все ОНП разложены по хромосомам и внутри хромосом по порядку от начала до конца. Мы видим довольно много ОНП со средними частотами аллелей. То есть у разных котов из одной и той же породы в одной и той же точке хромосомы находятся разные аллели. На то они и полиморфные ОНП, их так и подбирали при создании панелей для генотипирования.

Вдруг наш взгляд натыкается на район с удивительным однообразием. У всех сфинксов в центре этого района аллельА,слева от аллеляАна расстоянии 1000 нуклеотидов у всехТ,справа от него на том же расстоянии у всехА. И так ни одной гетерозиготы на протяжении 1 000 000 нуклеотидов. Дальше начинают появляться гетерозиготы, чем дальше, тем больше. Еще дальше мы наблюдаем альтернативных гомозигот – у одного сфинкса в этой позицииА/А,а у другого –Г/Г.

Смотрим на тот же район той же хромосомы у сибиряков и не видим ничего особенного. Район как район, нормальный уровень генетического разнообразия. Что отличает сфинксов от сибиряков? Отсутствие шерсти. Как этот признак наследуется? Как моногенный рецессивный признак. Как была создана эта порода? Заводчики случайно наткнулись на гомозиготу по мутантному аллелю лысости, получили от нее потомство и создали породу лысых котов.

Все донские сфинксы – гомозиготы по аллелю лысости. Но, как вы помните, аллели передаются из поколения в поколение в составе хромосом. Поэтому сфинксы – гомозиготы не только по аллелю лысости, но и по множеству аллелей, которые были у родоначальника породы рядом с аллелем лысости. Эти аллели никак на основной признак породы не влияют. Они просто рядом стояли. А теперь из поколения в поколение едут на горбу аллеля, в пользу которого шел сильный искусственный отбор. В генетике это называется эффектом попутного транспорта(hitchhiking effect). Так и возникают острова однообразия вокруг породообразующего аллеля, для каждой породы своего. Поэтому сравнение островов однообразия между породами, различающимися по внешним признакам, высвечивает районы генома, где находятся гены, контролирующие эти признаки.

Этот подход использовали для определения генов, отвечающих за облик 26 пород кошек192. Оказалось, что приплюснутые носы персов, с описания которых мы начали эту главу, определяют гены семействаDLX. Два таких гена находятся на хромосоме А2, и еще один на хромосоме С1. Эти гены принадлежат к семейству транскрипционных факторов и контролируют развитие лицевого скелета у всех позвоночных. У кошек породы американский керл, которую отличают загнутые назад уши, острова гомогенности обнаружились на хромосомах Е3 и F1. В них находятся геныMCRIP2 иPBX1, вовлеченные в синтез и распределение

Острова гомогенности позволяют выявлять следы относительно недавнего отбора. Однако как только отбор прекращается, мутации и рекомбинация начинают стирать из генома его следы. Для выявления более древних следов отбора используются другие подходы, о которых мы поговорим чуть позже, когда займемся анализом происхождения кошачьих.

Эпилог

Помните тех самых персов, с которых мы начали эту главу? Тех самых, чьи некогда благородные носы упорно вдавливались в череп заботами селекционеров, пока не родились несчастные “поросята”? Они – живой (и порой тяжело дышащий) памятник мощи нашего “волшебного жезла” – искусственного отбора. Дарвин, цитируя овцеводов, говорил о нем с почти мистическим трепетом. Мы же, заглянув в генетическую кухню, увидели, что этот жезл больше похож на сложный, а порой и опасный инструмент, требующий не только желания сотворить нечто новое, невиданное, но и глубокого понимания и – что куда важнее – ответственности.

Прежде чем брать в руки этот жезл, стоит хорошо подумать и оценить шансы на успех. Коэффициент наследуемости (h2) покажет нам, какая доля изменчивости по признаку, который мы собираемся изменить, обусловлена различиями в ДНК, а какая – разницей в мисках, диванах и жизненных передрягах. Коэффициент наследуемости – это хрустальный шар, который показывает прошлое и предсказывает будущее. Он – детектор прошлого. Высокийh2может указывать на стабилизирующий отбор в недавнем прошлом вида или породы. Низкийh2– это почти всегда след долгого и беспощадного движущего отбора, выметающего генетическое разнообразие. Коэффициент наследуемости предсказывает, насколько легко можно сдвинуть признак в следующем поколении, и предупреждает о застое. Высокийh2дает надежду на быстрый и легкий успех селекции, низкийh2сулит неудачу.

В ХХI веке вооружились полногеномным анализом ассоциаций. Это уже не гадание поh2,а высокотехнологичный поиск конкретных “золотых жил” – участков генома, где прячутся аллели, влияющие на нужные нам признаки и опасные для наших котов болезни. Нашли район, ассоциированный с диабетом? Отлично! Теперь можно копать глубже, искать конкретные гены, вскрывать механизмы болезни и создавать тесты. Так начинает строиться предиктивная ветеринария.

Мы научились выявлять шрамы в геноме, которые оставляет интенсивный отбор – “острова гомогенности”. Взгляните на сфинксов: вокруг гена бесшерстности – огромный участок ДНК, идентичный у всех представителей породы. Это эффект автостопа – соседние гены “проехались” на горбу породообразующей мутации, когда селекционеры отбирали лысых котов.

Мы наконец поняли, как аккуратно нужно обращаться с волшебным жезлом селекции, на какие страдания мы можем обречь наших подопечных, беспорядочно им размахивая. Стремление к экстремально приплюснутому носу (персы), гигантским размерам (мейн-куны), расслабленности (рэгдоллы) оборачивается страданиями: затрудненное дыхание, боли в суставах, уязвимость. Это не “побочный эффект” – это расплата за выбранный путь, закрепленная в геноме. Селекция – это не только творчество, но и этика. Выбирая “лучших” для нас, мы обязаны помнить о благе самого животного.

Мы увидели, как человек за несколько десятилетий создал фантастическое разнообразие кошачьих форм и характеров из исходного “дикого типа”. Но чтобы по-настоящему понять мощь отбора, нам нужно увидеть его в действии в оригинальной мастерской – в природе. Нам нужно отправиться в прошлое, на миллионы лет назад, и проследить, как естественный отбор, без всяких выставок и стандартов пород, без нашего вмешательства, но с неумолимой силой выживания и размножения лепил удивительное семейство кошачьих(Felidae).

Как из небольшого, похожего на куницу зверька возникли и грациозный гепард, и могучий тигр, и наш домашний (но не до конца прирученный) котик? Как дрейф генов и бутылочные горлышки формировали геномы львов, рысей и оцелотов? Как мутации, которые мы так тщательно изучали у дворовых котов, помогали диким кошкам выживать в саванне, джунглях или горах?

Следующая глава – это путешествие к истокам. Мы отложим в сторону наши стандарты пород и чипы для генотипирования и вооружимся палеогенетикой, сравнительной анатомией и данными о современном распределении видов. Мы увидим, как законы генетики количественных признаков, которые мы только что разобрали на примере персидских носов и мейн-куновых суставов, работали в грандиозном масштабе времени и пространства, создавая то самое “феерическое разнообразие” диких кошек, которое так восхищало Дарвина и которое легло в основу нашей любви к их домашним потомкам.

Ведь чтобы понять, что мы сделали с кошкой, нужно сначала понять, чем она была – совершенным творением эволюции, хищником, в котором каждая черта, от кончика хвоста до вариаций в гене андрогенного рецептора, была отточена миллионами лет естественного отбора. Пристегнитесь – мы отправляемся в прошлое, к самым корням семейства кошачьих. Готовьтесь встретить не знакомых нам персов-поросят, а грозных саблезубов и проворных прародителей – там, где волшебным жезлом правил не человек, а сама Жизнь.

Глава 12

От бореоэутериев до пантер: великая филогения кошачьего рода

Пролог

Чуден зоопарк губернского города Н-ска имени Его Директора, Ныне Покойного, теплой летней ночью, когда не слышен шум и гам дневных толп, затихли скрипы колеса обозрения, визги дурно воспитанных детей и вопли их мамаш. Только слышится из-за высокого забора умиротворяющий шелест шин, почти уже неотличимый от шелеста листвы, да вздохи зверей в вольерах. Только изредка взрыкнет кто-нибудь спросонья, да захлопает крыльями, взлетая на ветку, ночная птица.

Пусты дорожки между вольерами и клетками, пуста и центральная площадь. Но чу! Что за тень движется вдоль темной липовой аллеи? И не движется даже, а будто невесомо плывет над землей. Кто же рискнул нарушить недвижность ночного зоопарка, кто не боится проникнуть за ограду, где таятся опасные хищники? Крепки запоры на клетках, да широки зазоры между прутьями. И если кто приблизится к ограде, сбитый с толку ночною тьмою, блеснет черной молнией острый коготь, и нет отчаянного пришельца. Будто и не было никогда.

Но если спустим мы с ночного неба наш квадрокоптер и зазумим камеру его на таинственную тень, то увидим мы, что тень эта и не тень вовсе, а известный охранникам зоопарка кот по имени Карабас. Жить ему в зоопарке строго возбраняется Ветеринарным Уложением. Да что жить, даже мимолетное появление его на земле зоопарка есть грубейшее нарушение того Уложения. Знают о том охранники, знает и сам Карабас, чем рискует он, ступая на эту землю. Но что же влечет его туда каждую ночь, что сильнее запретов, сильнее страха за единственную свою жизнь?

Того не ведает Карабас, а только каждую ночь протекает он в столь неприметную щель в заборе и обходит всех до одного, всех заключенных здесь своих родственников, ближних и дальних.

Последуем и мы за ним, посмотрим на ближних и дальних его родственников и попытаемся понять, как стали они теми, кто они есть сейчас. Ибо,

Наука о родстве

Отношения родства, то есть того, кто кем кому приходится, причисляются к категории самых важных, не побоимся этого слова, экзистенциальных вопросов нашей жизни. Они в решающей степени определяют наши эмоциональные, легальные, финансовые и прочие отношения с другими людьми. Парадоксально, но при всей важности этих отношений они определяются на основе наших слов. То есть, конечно, супружество, отцовство и братство-сестринство определяется записями в нотариальных документах. На основании чего? На основании других нотариальных документов. А те на чем основываются? На наших словах.

– А что, Родион Иванович, согласен ли ты взять Сонечку в жены?

– Согласен.

– А ты, Сонечка, ты абсолютно уверена, что Родион Иванович будет тебе нормальным мужем?

– Уверена.

Всё. Вас тут же нарекают мужем и женой. И немедленно у вас появляется куча родственников – тещ, шуринов и прочих свояков. Рождается ребенок. А отец кто? А вы и отец, Родион Иванович! Это почему это? Потому что в роддоме сказали, что это ребенок вашей жены, а как вы ей муж, то, стало быть, вы этому ребенку отец, а он вам сын. И если ваша жена потом еще родит ребенка женского пола, то вам ее запишут дочерью, сын ваш обретет сестру, а его будущая жена – будущую золовку.

Потом на основе этих данных вам нарисуют родословную, где Авраам родил Исаака; Исаак родил Иакова; Иаков родил Иуду и братьев его; Иуда родил Фареса и Зару от Фамари; Фарес родил Есрома; Есром родил Арама…

У котов родословные рисуют примерно так же. Со слов котовладельцев о том, кого с кем случали, и документов слученных котов, составленных на тех же хлипких основаниях. Нас же интересуют гораздо более глубокие родословные, не родство котов внутри породы, а родство между котами и, например, тиграми. Или вообще между нами и нашими котами. Тут нам никакие родословные книги не помогут. Придется идти к генетикам. Они уж точно знают, кто кому и какой родственник. Их данные даже в судах признают, как самые главные доказательства.

У генетиков к сегодняшнему дню собрались гигантские базы данных о последовательностях ДНК практически всего, что движется. Один только проект “Дарвиновское древо жизни” (а он не один такой) собрал, прочитал (определил последовательности ДНК) и аннотировал полные геномы 70 тысяч видов[79]. На основе этих данных генетики и определяют родство между видами.

Отобранные последовательности выравнивают: совпадающие группы нуклеотидов размещают один под другим (в одной колонке), а разрывы, обусловленные делециями, дупликациями или инсерциями, обозначают пробелами. Такие выровненные последовательности сравнивают друг с другом, заполняют матрицы различий между ними, а затем на основе этих матриц строят филогенетические диаграммы в форме дерева (древа). При этом они исходят из простого и логичного допущения, чточем раньше разошлись эволюционные пути видов, тем больше мутационных замен накопили их геномы. Чем больше различий между последовательностями двух видов, тем древнее их последний общий предок, тем ближе к основанию древа мы помещаем расходящиеся ветви этих групп видов.

Это, конечно, сильно упрощенная схема того, как строят филогенетические деревья. Это только один из методов, не самый надежный, зато самый понятный. Есть множество других методов. Однако у каждого из них есть множество проблем и подводных камней.

Разные последовательности часто дают разные деревья. Даже по одной и той же последовательности можно построить несколько разных деревьев. Сейчас разработаны и продолжают разрабатываться сложные биоинформатические подходы и вычислительные методы, которые позволяют оценивать надежность деревьев, их устойчивость к добавлению или изъятию отдельных видов193.

Отдельная проблема – это калибровка времен дивергенции. В большинстве случаев она базируется на биогеографических и палеонтологических данных.

Биогеография работает следующим образом. Мы знаем, когда Южная Америка и Африка в составе Гондваны отделились от Лавразии – 100 миллионов лет назад. Значит, мы можем уверенно утверждать, что линия эндемиков Южной Америки – неполнозубых – отделилась от линии жителей Лавразии (то есть всех плацентарных, кроме афротериев) не позже момента раскола этих континентов194.

Палеонтологическая летопись показывает, когда, в какой геологический период в ней появились остатки первых хищных млекопитающих. Используя современные методы геохронологии, мы иногда можем достаточно точно датировать эти остатки195. Мы знаем, что кошки и собаки – это современные потомки общего предка хищных. На основе этих знаний мы можем определить среднее число замен нуклеотидов в гомологичных последовательностях, отличающих неполнозубых от, например, хищных или кошек от, например, собак. Поделив половинное число замен (они ведь происходили независимо в обеих линиях) на палеонтологический возраст общего предка, мы получаем среднюю скорость фиксации замен на миллион лет.

Предполагая, что эта скорость постоянна, мы можем рассчитать времена расхождения и других таксонов, более низких и высоких. С известной (а вернее, с неизвестной) степенью уверенности. Сейчас, с развитием методов палеогенетики, мы можем получать относительно прямые и относительно точные оценки скорости фиксации замен, сравнивая гомологичные последовательности нуклеотидов современных организмов и их ископаемых предков. Эти оценки достаточно надежны для тех видов и тех временных окон, на которых они получены. Однако валидность их аппроксимации на другие виды и другие окна предстоит доказывать.

Имея в виду все эти сложности, мы просим вас относиться с легким скепсисом к абсолютным оценкам времени ветвления филогенетического древа кошек (в миллионах лет), которое мы будем описывать дальше. Однако относительные оценки времени расхождения генеалогических линий (кто разошелся раньше, а кто позже, кто более далекая родня, а кто более близкая) можно воспринимать с достаточной уверенностью.

Теперь, вооруженные теорией и предупрежденные о возможных ее ошибках, давайте рассмотрим филогенетическое древо плацентарных млекопитающих (рис. 12–1), построенное на основе сравнительного анализа их ДНК, и попробуем найти на нем нашего общего с котами предка.

Рис. 12–1.Филогенетическое древо плацентарных млекопитающих196.

Бореоэутерии и последний общий предок человека и кота

Наш последний общий предок жил около 100 миллионов лет назад на северном суперконтиненте, который образовался после того, как от Пангеи откололась Гондвана. В Гондване остались предки афротериев (слонов, дюгоней, трубкозубов и слоновых же землероек) и неполнозубых обитателей Южной Америки (ленивцев, броненосцев и муравьедов). На северном суперконтиненте жили северные звери – бореоэутерии, предки всех остальных млекопитающих, и среди них около 100 миллионов лет назад жил наш последний общий с кошками предок.

Поскольку мы все – потомки тех бореоэутериев, то мы с полным правом и сами можем считаться бореоэутериями. Название красивое. Люди обычно обижаются, когда их называют животными или зверями, не говоря уж про обезьян. Хотя, конечно, мы – и те,

Как выглядел наш последний общий с кошками предок? Вполне симпатично. Это был маленький пушистый зверек. У него было две передних и две задних конечности. На каждой конечности было по пять пальчиков с крохотными коготками. Передние конечности он использовал для захвата пищи и рытья нор, а задние – для бега и чтобы почесаться. У него был умеренно длинный хвостик, чуткий носик и множество острых зубок. Глазки у него были маленькие, прикрытые веками от пыли и не сильно зоркие[80].

Ел наш предок практически все: мягкие семена, корни и побеги растений, червей и насекомых, не брезговал и мертвыми динозаврами, и остатками еды живых динозавров.

Откуда мы знаем, как выглядел наш последний общий с кошками предок? Ископаемых его остатков пока не обнаружено и вряд ли они когда-нибудь будут найдены. Но облик предка мы можем легко восстановить, используя сравнительную анатомию ипринцип парсимонии. Этот принцип (известный также под именембритвы Оккама) предполагает, что из нескольких объяснений, объясняющих явление, следует предпочесть наиболее простое.

Вот ход наших парсимонных рассуждений.

У всех плацентарных две передних и две задних конечности. У летучих мышей передние конечности – это крылья. Но поскольку остальные плацентарные (включая нас и котов) крыльев не имеют, то самое простое предположение: у общего предка плацентарных не было крыльев. Альтернативное предположение – что предок имел крылья и все его потомки, кроме летучих мышей, их утратили – кажется довольно абсурдным.

Приматы, хищные, насекомоядные, грызуны и многие другие плацентарные, кроме непарно– и китопарнокопытных, используют передние конечности для захвата пищи и рытья нор, а задние – для бега и чтобы почесаться, значит, наш предок именно так и поступал. Большим он быть не мог, потому что тогда большими были динозавры, а значит, он был маленьким. Из-за засилья динозавров он обязан был вести ночной и норный образ жизни со всеми вытекающими из него адаптациями.

Жил наш предок вполне счастливо: на прошлом не зацикливался, о будущем не задумывался. Естественно, у нашего общего предка была супруга, вряд ли постоянная и, скорее всего, не одна. Но нас интересует только та из них, которая была нашей и котовой последней общей предкой™,[81].

А теперь вдохните и представьте себе, что у этой пары наших последних общих предков было несколько детенышей, и одни из них стали предками эуархонтоглиров, то есть всех на свете грызунов с зайцеобразными, всех на свете тупай, шерстокрылов и приматов, и в том числе нас с вами, а другие – предками лавразиотериев, то есть котов и всех остальных зверей, кроме тех, кого мы упомянули выше. Теперь можно выдохнуть. Потому что и те, и другие выжили и произвели своих потомков. Если бы с ними случилось что-то нехорошее, то мы бы этого не писали, вы бы этого не читали, и котов бы у вас на диване не сидело.

Мы сразу должны оговориться, что последний предок был не один, и предка тоже была не единственная. Если бы мы могли генотипировать всех бореоэутериев, живших на земле в 101 000 000 году до нашей эры, то среди них мы бы определили две группы – тех, кто были предками всех на свете ныне живущих бореоэутериев, и тех, от которых к сегодняшнему дню не осталось в живых ни одного потомка. Та же логика работает и дальше на всех пунктах ветвления. Вплоть до самого последнего. Все кошки, жившие на Земле по крайней мере 10 тысяч лет назад (а может, и в гораздо близкое к нам время), делятся на предков всех ныне живущих кошек и тех, от которых к сегодняшнему дню не осталось в живых ни одного потомка.

Сколько их было, наших общих предков, на огромной территории великого северного континента? Похоже, что не очень много. Тысячи? Десятки тысяч? Сотни тысяч? Вряд ли миллионы.

Лавразиотерии

Ученые считают, что лавразиотерии тогда населяли континентальную часть – собственно Лавразию. Подъем уровня моря в те далекие времена привел к тому, что эуархонтоглиры оказались изолированными на островах, которые потом стали Европой. Пусть ими занимаются приматологи с родентологами, а мы проследим за судьбой лавразиотериев.

На первых порах они мало отличались от родственных им эуархонтоглиров. Были они мелкими, пушистыми и в основном всеядными. На поверхности Земли по-прежнему царили динозавры, а эволюционно юные лавразиотерии тех времен прятались в земляных норах, щелях скал и дуплах деревьев. Но уже тогда их было много, они активно расселялись по Лавразии, занимая все новые территории и экологические ниши.

Scrotiferaсиречь мошонкозвери

Между 85 и 74 миллионами лет назад выделилась линия настоящих насекомоядных – ежей, кротов и землероек. Это во всех отношениях замечательные звери, но вот мошонок не имеют и семенники хранят в полости тела. Это их отличает от всех остальных лавразиотериев, которые мошонку сохранили и за это получили высокое званиеScrotifera,что в переводе с латинского означает “мошонкозвери”.

Эта поразительно разнообразная компания включает в себя летучих мышей, непарно– и парнокопытных (последних вместе с китами и дельфинами) и хищных с панголинами197,[82]. Если предыдущие разветвления в родословной были продиктованы географическими событиями – разделением суперконтинентов и заселением островов, – то насекомоядные и мошонкозвери разошлись скорее по гастрономическому критерию. Первые специализировались на насекомых во всех их жизненных формах, а последние остались на некоторое время всеядными универсалами.

Хищнокопытные

После того, как от мошонкозверей около 80 миллионов лет назад отделись летучие мыши196,в компании с предками кошек остались предки парно– и непарнокопытных. Эта компания в научной литературе фигурирует под именемFerungulata,хищнокопытные. Как они выглядели, где жили и чем питались?

До падения астероида оставалось еще около 15 миллионов лет. На Земле по-прежнему царили динозавры, а млекопитающие знали свое место. Однако хищнокопытные постепенно увеличивались в размерах и специализировались в диете. Скорее всего, они еще долгое время оставались всеядными и никаких копыт не имели. Они постепенно начали осваивать открытые пространства, которых к тому времени стало больше, и учились быстрому бегу. Надо думать, что уже тогда хищные бегали за копытными, а не наоборот. Хотя и те, и другие бегали от динозавров и очень страшных птиц.

Если вы внимательно присмотритесь к строению конечностей кошки, коровы и лошади, то сами убедитесь, что они действительно похожи. А если сравните их конечности со своими или мышиными, то сразу заметите несколько важных отличий. Пусть это будет домашним заданием – нарисуйте свою ногу рядом с задней ногой вашего кота и найдите, чем они различаются.

Около 76 миллионов лет назад в

Через 5 миллионов лет после выделения китопарнокопытных разделились пути хищных и непарнокопытных[83]. Из этого следует, что общий предок парно– и непарнокопытных никаких копыт не имел. Эти два отряда приобрели копыта параллельно и независимо друг от друга. Палеонтологи давно это подозревали, но боялись признать. Еще в XIX веке гениальный и несчастный Владимир Ковалевский писал: “Замечательно, что, несмотря на большую однородность строения всей группы копытных, парнокопытные и непарнокопытные не представляют между собою решительно никакой непосредственной генетической связи; до сих пор мы находимся в полной неизвестности относительно того, как и в какое именно время копытные распались на парнокопытных и непарнокопытных”198.

Следует отметить, однако, что после выделения парнокопытных общий предок хищных был беременен еще одним отрядом – панголинов, или ящеров. Современные панголины – звери удивительные. Они и внешне, и образом жизни похожи на южноамериканских броненосцев, покрытых жестким роговым панцирем. Они настолько похожи, что их долгое время считали близкими родственниками неполнозубых – муравьедов, броненосцев, ленивцев. Но молекулярные данные указывают на их довольно тесное родство с хищными.

Хищные

Отряд хищных раньше делили на два разных отряда – наземных хищных и ластоногих. К последнему отряду относили моржей, тюленей, котиков и морских львов. Уж больно они были непохожи на остальных хищных. Современные систематики подразделяют отряд хищных на подотряды собакообразных и кошкообразных.

Ластоногих же постигла та же судьба, что и китообразных, – результаты молекулярно-генетических исследований сильно понизили их в ранге и поместили внутрь подотряда собакообразных, определив их как ближайших родственников куницеобразных. Есть некая ирония в том, что котики и львы (хоть и морские) – суть собако–, а вовсе не кошкообразные.

Пути собакообразных и кошкообразных разошлись через 10 миллионов лет после падения того самого злосчастного астероида – около 55 миллионов лет назад.

Кошкообразные

Странным образом подотряд кошкообразных, наряду с кошачьими и похожими на них лисангами, виверами, циветтами и генеттами, включает в себя вполне собакоподобных гиен и куницеподобных мангустов и сурикатов. Хотя, наверное, нашим читателем давно уже не кажутся странными все эти неожиданные сходства между неродственниками (лошади и коровы, панголины и броненосцы) и еще более неожиданные различия между близкими родственниками (коровы и киты, медведи и тюлени).

Кошачьи

Линия кошачьих выделилась около 40 миллионов лет назад, а все их современное разнообразие (около 40 видов) возникло, по эволюционным меркам, почти вчера – в течение последних 10–12 миллионов лет. Для сравнения: на возникновение современного разнообразия человекообразных обезьян – гиббона, орангутана, гориллы, шимпанзе и человека – ушло вдвое больше времени (20 миллионов лет). Последние общие предки всех кошачьих и всех человекообразных жили в Азии, может быть, даже рядом друг с другом.

Из того, что современное разнообразие видов кошек возникло только через 30 миллионов лет после отделения линии кошачьих от остальных кошкоообразных, не следует, что все эти годы эволюция кошачьих стояла на месте, а потом вдруг произошел кошачий взрыв. Эволюция никогда не останавливается. Разрыв на современном древе свидетельствует лишь о том, что не все разнообразие кошачьих, что возникало в то время, дожило до наших дней.

Палеонтологическая летопись древних кошек не слишком богата. Дело в том, что большинство древних кошек жили в лесах тропического пояса, в условиях, не подходящих для фоссилизации (окаменения). Мертвые тела слишком быстро утилизировались живыми телами – падальщиками, насекомыми, бактериями.

И тем не менее мы знаем, что в это время образовалось несколько семейств древних кошек. Многие из них были довольно крупными, как по числу видов, так и по размерам. Они быстро заняли позиции главных хищников в разных биотопах. В Северной Америке кошачьи сильно потеснили собачьих и многих из них довели до вымирания199. И да, несколько линий были саблезубыми. При этом саблезубость возникала несколько раз независимо в разных семействах, а не была унаследована от общих предков.

Мода на саблезубость не была ограничена кошачьими. В то время, когда саблезубые кошки бесчинствовали в Евразии и Северной Америке, в Южной Америке обитал тилакосмил – саблезубый сумчатый тигр, который не только к кошкам, но и к плацентарным млекопитающим вообще не имел отношения, будучи родственником опоссумов, коал и кенгуру. Свои сабельные зубы он использовал не для охоты, а для разделки падали.

Некоторые из этих древних саблезубых исчезли совсем недавно – от 500 тысяч до 10 тысяч лет назад. При этом время их вымирания в той или иной местности подозрительно совпадало с приходом туда людей.

Среди современных кошачьих нет саблезубых видов, хотя нам удалось найти пару случаев спорадической саблезубости у домашних кошек.

Череп одной из них видел Чарльз Дарвин: “М-р Тегетмейер показывал мне череп кошки с настолько развитыми клыками, что они выдавались из-под губ; весь зуб имел 0,95 дюйма в длину, а часть, выдающаяся из десен, – 0,6 дюйма”200.

Второй случай был в Новосибирске. В 2013 году “саблезубый кот был найден на улице. У него было два клыка на верхней челюсти и один на нижней, каждый из них был на сантиметр больше, чем клыки обычного размера. Из-за этого он не мог ни закрыть рот, ни нормально поесть”. Из гуманных соображений зубы коту удалили, а заодно его и кастрировали201. В обоих случаях природа саблезубости осталась загадкой.

Родословное дерево современных кошек

Родственные связи между вымершими кошачьими мы можем только предполагать, основываясь на морфологических сходствах между ископаемыми остатками (как правило, зубами). Зато мы имеем очень детальное филогенетическое древо ныне живущих кошек, построенное на основе анализа 22 789 нуклеотидов, включая аутосомные, Y-связанные, Х-связанные и митохондриальные последовательности ДНК202, 203.

Это дерево хорошо согласуется с деревьями, построенными на основе сравнения морфологических признаков, но кое в чем с ними расходится. Приглядимся к нашему дереву поближе (рис. 12–2). Современная систематика семейства кошачьих включает 8 филогенетических линий, 14 родов, 41 вид, 77 подвидов204.

Начнем с самой заметной филогенетической линии пантер. Она включает в себя самых крупных и слышных рычащих кошек: льва, леопарда, ягуара, снежного барса, тигра – и двух более мелких видов дымчатых леопардов, которые не рычат. Большие кошки умеют рычать, потому что, в отличие от остальных кошек, их подъязычная кость не окостеневает полностью и выполняет роль варгана (он же хомус, или еврейская арфа) в длинной гортани, снабженной крупными голосовыми связками. Дымчатые леопарды уменьшили длину гортани и из-за этого перестали рычать.

Линия пантер возникла в Азии, но затем, гораздо позже, представители этой линии расселились по всему свету, заняв одну и ту же экологическую нишу – самого крупного и страшного хищника, но в самых разных экологических обстоятельствах – в саванне (лев, леопард), сухих джунглях

Рис. 12–2.Филогенетическое дерево кошкообразных203, 205.

Линия пантер отделилась от всех остальных кошачьих около 11 миллионов лет назад. Через полтора миллиона лет после них от общего ствола кошачьих отделилась небольшая группа маленьких и среднеразмерных кошек (линия мраморной кошки), которые так и остались в Азии и сейчас населяют ее юго-восточную часть.

Примерно в то же время кошки открыли Америку, уйдя туда по Берингийскому мосту.

Среди американских пионеров одна за другой с разрывом примерно в миллион лет образовались еще пять линий. Самой многочисленной из них стала линия оцелота, которая около 3 миллионов лет назад, когда закрылся Дарьенский пролив между Америками, проникла в Южную Америку. В то время там практически не было серьезных хищников, и кошки оцелотова колена устроили там свою конкисту и произвели множество видов мелких и средних кошек, из которых до наших дней дожило аж девять.

Все кошки этой линии отличаются от всех остальных ныне живущих кошек по числу хромосом. У всех кошек их 19 пар, а у оцелота и его родственников – 18. У их далекого предка произошло слияние кошачьих хромосом F1 и F2 в оцелотову хромосому C3206. Похожая история произошла с нашими предками. У самых близких к нам антропоидов (орангутана, гориллы и шимпанзе) 24 пары хромосом, а у нас – 23. Наша хромосома 2 образовалась от слияния двух предковых хромосом. Кроме того, и у нас, и у кошек за последние 15 миллионов лет эволюции происходили и фиксировались, то есть становились достоянием всего вида, и другие, менее заметные хромосомные перестройки. Вот только у нас (антропоидов) это происходило примерно в 12 раз чаще. Нас с орангутаном разделяют 15 миллионов лет эволюции и 829 перестроек. Примерно столько же времени прошло с момента расхождения линий льва и домашней кошки, но их различает всего 69 перестроек207.

Около 7 миллионов лет назад в Северной Америке возникла линия рысей. Часть из них осталась в Америке, дав начало двум современным видам, а часть ушла по Берингийскому мосту в Евразию и стала родоначальницей нашей евразийской рыси и эндемичной пиренейской.

Еще одна и, пожалуй, самая удивительная линия кошек возникла в Северной Америке 6,7 миллиона лет назад. Самый известный представитель этой линии – гепард. Его предки покинули Америку и около 100 тысяч лет назад ушли по Берингийскому мосту в Азию, а затем проникли в Африку. Это спасло их от великого вымирания североамериканской мегафауны, которое произошло около 12 тысяч лет назад и подозрительно совпало с открытием Америки людьми. Но и в Африке этот несчастный вид по крайней мере один раз оказывался на грани полного вымирания. На это указывает поразительная генетическая гомогенность современных гепардов. Коэффициент инбридинга у них даже выше, чем у некоторых пород домашних собак и кошек. Ученые рассчитали, что гепард прошел через бутылочное горлышко численности сначала около 100 тысяч лет назад во время великого американского исхода, а потом еще раз 12 тысяч лет назад. Причем через последнее горлышко, по-видимому, прошло всего несколько особей208.

Похожая судьба постигла и пуму (она же горный лев, она же кугуар), которую считают близкой родственницей гепарда. Сейчас она, безусловно, главный хищник всея Америки, завоевавший ее от Аляски до Огненной Земли. Или наоборот? Генетическое разнообразие североамериканских популяций пумы вдвое ниже, чем южноамериканских. Предполагают, что предки нынешних пум пересидели великое американское вымирание плейстоценовой мегафауны где-то далеко на юге континента. Затем потомки этой популяции, пройдя через узкое бутылочное горлышко численности, уже в историческое время вновь заселили Северную Америку209. Там же, в Южной Америке, одна из популяций пумы дала начало третьему виду этой линии – ягуарунди, мелкому дневному хищнику, который продолжает успешно конкурировать с кошками из линии оцелота.

Самыми молодыми таксонами кошачьих следует считать линию манула (она образовалась около 6 миллионов лет назад) и линию домашней кошки. Предки обеих этих линий предусмотрительно покинули Америку ради Азии, где они сейчас и обитают. Родственники домашней кошки проникли в Европу, а сама она (и нашими заботами, и сама по себе) заселила весь мир, за исключением Антарктиды.

Великие переселения кошек

Зачем древние кошки только и делали последние 11 миллионов лет, что бегали с континента на континент?

Только линия мраморной кошки как осела в Азии, так никуда и не ходила. Пантеры тоже поначалу ограничивались Евразией, благо места в ней было много. Но остальные! Линия каракала ушла в Африку, а предки всех остальных кошачьих отправились в Америку. Там линия оцелота захватила Южную Америку, а линии рыси и пумы – Северную. Но представителей двух последних линий вновь подхватил ветер странствий. Рыси вернулись в Евразию, пумы ушли было в Южную Америку, а потом вернулись в Северную, а гепарды аж до Африки добежали. Туда же потянулись и пантеры – в Африку ушли львы и леопарды. Но не все. Близкий родственник леопардов, ягуар, ушел в Южную Америку. По дороге туда он мог повстречать предков линий манула и домашней кошки, которые вдруг решили вернуться на азиатскую родину.

Зачем все эти хлопоты? Зачем они туда-сюда бегали?

– Что твоим предкам дома не сиделось? – спрашиваю я своего кота.

– А ты на своих предков посмотри, – отвечает мне мой кот.

И то верно. Ведь наши предки были ничуть не лучше. От вполне нормальной жизни в Африке их неудержимо влекло в дальние страны. Около 1,5–2 миллионов лет назад они освоили почти всю Евразию от Испании до Байкала. Вторая волна пошла около 60 тысяч лет назад, когда наши непосредственные предки вновь покинули Африку, опять заселили Евразию, по пути истребляя остатки прежних выселенцев или вступая с ними в браки. Они добрались до Австралии и островов Индийского и Тихого океанов. По освоенному кошками Берингийскому мосту они перешли в Америку и всего за тысячу лет пробежали от Аляски до Огненной Земли.

Почему наши предки так странно себя вели? Что влекло их в дальние страны? Похоже, что ничего их особенно не влекло. Скорее всего, их просто выгоняли с насиженных мест. Как сказал в свое время дед великого пролетарского писателя своему внуку: “Ну, Лексей, ты – не медаль, на шее у меня – не место тебе, а иди-ка ты в люди…”210Когда дети подрастали, их отправляли из дома. Локальные ресурсы (охотничьи угодья, источники съедобных вершков и корешков) были не безграничны. Кто-то должен был уйти. Они и уходили на еще не занятые места. На новых местах поначалу было даже лучше, чем на старом месте: больше дичи, меньше авторитетов. Но время шло, и история повторялась.

Примерно то же самое происходило и с предками кошачьих[84]. Только у них все

Как только котенок подрастает, его изгоняют с отцовской территории. Львы в этом отношении не лучше. Просто время изгнания из прайда у них немного отложено. Но уходить все равно приходится. Кто уходит? Обязательно сын, но могут выгнать и дочь. Куда уходит? На еще не занятые места, где поначалу даже лучше, чем на старом месте: больше дичи, меньше авторитетов.

Кстати о дичи. У нее свои миграции, иногда очень дальние, и свои мотивы для миграций. Так что и с новых территорий приходится уходить. Все дальше и дальше. Дальше от чего? От родных мест? Это да. Но, что более важно, они уходили все дальше и дальше от тех кошек, которые на этих родных местах остались. Они отрывались от родных видов и становились основателями новых видов.

Эпилог

Так завершается наша ночная прогулка с Карабасом по зоопарку генетической памяти. Мы прошли извилистыми тропами родства – от крошечного, юркого бореоэутерия, чья древняя кровь течет и в наших жилах, и в жилах наших котов, до царственных пантер и стремительных, как ветер, гепардов. Результаты сравнительного анализа ДНК кошек и их ближних и дальних родственников показали на место котов на величественном родословном древе млекопитающих и открыли поразительную картину кошачьей Одиссеи. Любители одиночества и суровые хранители своих неприступных территорий, кошачьи оказались величайшими землепроходцами. История их эволюционного триумфа – завоевания вершин пищевых цепей во множестве биоценозов – это история великих исходов: из азиатской колыбели – в просторы обеих Америк, а оттуда – обратно в Евразию и Африку, в поисках места под солнцем, свободного от конкурентов и богатого добычей.

Каждая миграция, каждая встреча с новым ландшафтом и климатом, каждое бутылочное горлышко становились триггерами видообразования, в ходе и в результате которого возникали уникальные адаптации: невероятная скорость гепарда, выносливость снежного барса, скрытность оцелота. Так возникло причудливое дерево из восьми основных линий – на ветвях которого расселись такие разные кошки: грозные владыки саванн, загадочные мраморные кошки индокитайских джунглей и суровые манулы азиатских степей.

Тот же самый неумолимый механизм – изгнание подросшего молодняка с родительской территории, что веками гнал кошачьих через океаны и горные хребты, создал не только разнообразие видов, но и глубокие невидимые барьеры между ними. Миллионы лет независимой эволюции накопили различия не только во внешности и повадках, но и в самом фундаменте жизни – в геномах, в тонких механизмах развития и размножения. Поколение за поколением расстояние между ветвями дерева становилось все больше и больше…

В следующей главе мы с вами поговорим о самых первых шагах к видообразованию и о том, что происходит, когда пути видов, давно и решительно разошедшиеся, вновь сходятся по природным обстоятельствам или по человеческой причуде.

Глава 13

Происхождение видов кошек и судьба межвидовых гибридов

Пролог

Величественная история млекопитающих, которую мы рассматривали в предыдущей главе, могла создать для вас ложное представление, будто в ходе эволюции возникали все новые и новые отряды, которые потом подразделялись на семейства, которые потом подразделялись на рода, которые затем подразделялись на отдельные виды.

Все не так! Все было и будет как раз наоборот. Эволюция не производит ничего, кроме видов. Все остальные таксоны: рода, филогенетические линии, семейства, под–, над– и инфраотряды, классы, типы, царства, империи – это все наши, извините за постмодернизм, ментальные конструкты. Это все – результаты размножения удачливых видов и вымирания неудачливых.

Давайте посмотрим, как эволюция производит виды. И кстати, что такое виды? На случай, если вы забыли школьное определение, напоминаем: согласно Эрнсту Майру, отцу-основателю современной эволюционной биологии,вид– это группа действительно или потенциально скрещивающихся естественных популяций, репродуктивно изолированных от других таких же групп. Видообразование – это процесс расхождения эволюционных линий от общего предка, который ведет к образованию двух или более групп популяций, репродуктивно изолированных от других таких же групп, – то есть к образованию новых биологических видов. Дочерние виды могут очень сильно отличаться друг от друга или быть практически неразличимыми (криптические виды или виды-двойники). Главное, что позволяет называть их видами, это то, что они репродуктивно изолированы друг от друга, что их генофонды не могут смешиваться друг с другом.

Так говорил Дарвин

Видообразование, то есть происхождение видов, долгое время считалось тайной из тайн[85]. Нет, неправда. На протяжении почти всей своей истории человечество не видело никакой тайны в феерическом разнообразии видов, населяющих нашу планету. Даже сейчас бóльшая его часть не видит в этом тайны. Людей вообще мало интересует все, что выходит за пределы необходимого для выживания. Небольшую же часть человечества, которую занимал отвлеченный вопрос – “Откуда взялось такое множество разных видов?” – вполне устраивал и до сих пор устраивает (не всю, но бóльшую часть этой небольшой части) простой и очевидный ответ: все они были сотворены богами и с тех пор не менялись. Уж совсем отдельных людей этот ответ не сильно устраивал. Они пытались найти альтернативные объяснения. И все они были неверными.

Верный ответ был найден совсем недавно, в середине XIX века. Нашли его независимо друг от друга два человека, Чарльз Дарвин и Альфред Уоллес. Поскольку Дарвин пришел к верному ответу первым и изложил его наиболее подробно, логично и красноречиво, давайте послушаем его аргументы.

Он начал свое “Происхождение видов” с анализа пород домашних животных. Если допустить, что виды не меняются с момента их сотворения, то тогда у каждой породы голубей, лошадей, собак, кошек должен был быть свой собственный предок. Где же он? Его нет. Тогда откуда взялись все эти вяхири и дутыши, тяжеловозы и скакуны, доги и болонки, персы и сиамцы? Известно откуда. Они созданы у нас на глазах путем селекции, искусственного отбора случайных наследственных отклонений, обусловленных, как мы с вами знаем, мутациями и рекомбинацией генетического материала. Дарвин это хорошо видел и хорошо изложил в своей бессмертной книге, хотя и другими словами.

Мы видим, говорил Дарвин, что виды меняются под действием отбора. Породы собак (кошек, голубей) у нас на глазах становятся все более и более отличными друг от друга. Дог и болонка различаются сильнее, чем многие виды семейства собачьих. Почему? Потому что человек их отбирал для своих разных нужд. Благодаря этому породы собак (кошек, голубей…) все больше и больше отличались друг от друга и от их общего дикого предка. Не так ли

Может и так, но сначала мы должны понять, кто или что ведет отбор в природе. Особая прелесть дарвиновского ответа на этот вопрос заключается в том, что никого и ничего для отбора в природе не нужно. Отбор идет сам по себе. В каждом виде рождается больше потомков, чем может выжить[86]. Отсюда ясно, что не все рожденные доживают до половой зрелости и не все дожившие размножаются.

А кто доживает? Тот, кто в силу своего генотипа больше приспособлен к тому, чтобы выжить здесь и сейчас.

Кто размножается? Тот, кто достаточно хорош (красив, умен, силен, хитер, проворен), чтобы найти себе пару. Тот, кто накопил достаточно ресурсов (жира, пуха, материала для гнезда), чтобы произвести и вырастить потомков. И это тоже здесь и сейчас.

Соответственно, вместе с погибшими и не оставившими потомства теряются их аллели, их становится все меньше из поколения в поколение. Геномы всех видов меняются в меняющемся мире в строгом соответствии с законом Красной Королевы: “Здесь, знаешь ли, приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте!” Из-за этого бега постоянно меняются и ранги приспособленности. Генотипы, которые пару поколений назад считались самыми лучшими, в нынешнем не сильно котируются. В 2012 году “Айфон–5” был самым вожделенным, а сейчас его даже на запчасти не берут.

Заметьте при этом, что на разных краях видовой территории условия изначально разные и, более того, неизбежно меняются в разных направлениях. Это также неизбежно ведет к отбору разных генотипов, распространению разных аллелей.

Еще заметьте, что население фронтиров, как правило, малочисленно, что неизбежно открывает простор для дрейфа генов – распространения и фиксации редких и не обязательно приспособительных аллелей, опять же разных в разных популяциях. Пока между разными популяциями одного вида продолжается обмен мигрантами и аллели из одной популяции перетекают в другую, вид остается единым. Но когда эта связь ослабевает, начинается самое интересное. Отдельные популяции прежде единого вида делают первый шаг к видообразованию.

Именно это и происходило с кошачьими по мере их расселения по планете, их прямых и обратных миграций между странами и континентами. Но они после первых шагов к видообразованию сделали еще много других эволюционных шагов и в итоге затоптали эти самые первые шаги. Давайте попытаемся их реконструировать – первые шаги к видообразованию.

Первые шаги к видообразованию

Линия оцелота(Leopardus),та самая, что ушла в Южную Америку по только что возникшему Панамскому перешейку около трех миллионов лет назад, попала в настоящий эволюционный рай. Континент был почти лишен крупных хищников. Перед кошками, которые пришли с севера, лежали влажные леса Амазонии и Пантанала, сухие степи Патагонии, дождевые леса Кордильер. Небольшие колонии предкового вида, попавшие в эти природные “резервуары”, оказались разделенными географическими барьерами. Это были широкие реки, горные хребты, безжизненные пустыни. Генетический обмен между локальными популяциями кошек был редок изначально и постепенно вовсе сошел на нет.

В каждой изолированной группе были свои основатели, со своими уникальными наборами аллелей. Дальше – больше. Эти изоляты начали независимо накапливать мутации – случайные разные изменения в последовательностях ДНК. Большинство этих мутаций никак не влияло на приспособленность их носителей. Но благодаря их накоплению генофонды локальных популяций становились все более и более различными.

По мере увеличения численности этих популяций все большую роль начинает играть естественный отбор генотипов, более приспособленных к местным условиям. У будущих пампасских кошек(Leopardus colocolo)начали формироваться адаптации к открытым пространствам и прохладному климату, у будущих онцилл(Leopardus tigrinus)– к густым тропическим лесам.

Что же происходит, когда популяции после изоляции вдруг встречаются вновь? В зависимости от того, насколько далеко разошлись их генофонды, исходы могут быть разными.

Если различия незначительные, то генофонды популяций сольются, и единство вида восстановится. Если изоляция продолжалась долго и очень сильно изменила генофонды популяций, то их представители будут чужими друг другу. Понюхают и разойдутся, займутся каждый своим делом. Их ареалы могут частично или полностью перекрываться, как например, перекрываются ареалы львов и гепардов в Африке.

Самое интересное происходит, когда популяции оказываются на грани видообразования. Тогда на стыках их ареалов возникают гибридные зоны – природные лаборатории эволюции. У кошачьих, с их обширными территориями и низкой плотностью, такие зоны редки, но показательны.

Возьмем тех же южноамериканских кошек – онциллу(Leopardus tigrinus)и кошку Жоффруа(Leopardus geoffroyi). В Центральной Бразилии, где их ареалы частично стыкуются, существует относительно стабильная гибридная зона212. Здесь работает презиготическая изоляция: самцы обоих видов инстинктивно предпочитают самок своего вида. Но когда своих нет… получаются гибриды. Которые не нравятся представителям родительских видов. Друг другу они тоже не сильно нравятся. Поэтому поток генов через гибридную зону остается довольно слабым. Он не ведет ни к слиянию двух видов в один, ни даже к существенному размыванию различий между ними.

На юге Бразилии ареалы онциллы и кошки Жоффруа еще раз сходятся, но здесь больше генетических различий, гибриды редки и часто менее плодовиты, то есть формируется постзиготическая изоляция.

Пониженная плодовитость или стерильность гибридов с древних времен служила очевидной границей между видами. Но долгое время оставалось загадкой, как она могла возникнуть. Дарвин пришел к верному заключению, что “стерильность видов при первом скрещивании и их гибридных потомков не может быть приобретена путем сохранения последовательных, благоприятных степеней стерильности. Эта стерильность – побочный результат различий в воспроизводительной системе родительских видов”36. Но, ничего не зная о генах, хромосомах и мейозе, Дарвин не мог знать, что это за различия и как они возникают. Проблема была теоретически решена в начале ХХ века Ф. Добжанским и Г. Меллером213. Они предположили такой сценарий.

1. Пусть у нас есть популяция (например, диких американских кошек). Пусть все кошки в этой популяции имеют генотипА1/А1,В1/В1. В силу обстоятельств эта популяция со временем подразделяется на две географически изолированные популяции.

2. В одной из дочерних популяций возникает нейтральная или адаптивная мутация А2, и через некоторое время эта мутация распространяется и замещает в этой популяции исходный аллельА1. В другой популяции возникает и со временем фиксируется мутация В2. Таким образом, генотипы дочерних популяций становятсяА2/А2,В1/В1 иА1/А1,В2/В2.

3. При скрещивании этих популяций возникают несовместимые генотипыА1/А2,В1/В2. Несовместимы они из-за взаимодействий между аллелямиА2 иВ2, которые никогда ранее не встречались в одном генотипе и не проверялись (отбором!) на совместимость. Например, белок, кодируемый геном от одного родителя, может не распознать или неправильно взаимодействовать с ДНК или другим белком, унаследованным от второго родителя. Или запах феромонов представителей собственной популяции кошкам очень нравится, а другой популяции – бесит

Таким образом, если две популяции оказываются на долгое время географически изолированными друг от друга и не “сверяют” свои генофонды на совместимость, то они в конечном счете могут стать генетически несовместимыми, даже если они и живут в одинаковых условиях.

Заметьте, эти несовместимости могут приводить не только к гибридной стерильности. Любые другие изолирующие механизмы могут возникнуть по этому сценарию. Различия в размерах тела, окраске шкуры, особенностях полового поведения, запахе феромонов часто оказываются достаточными, чтобы предотвратить скрещивание между представителями расходящихся популяций.

Любая из этих несовместимостей может стать первым шагом к видообразованию. Но стоит его сделать, как за ним следуют другие шаги, которые затаптывают следы первых шагов. Сравнивая геномы современных видов, практически невозможно установить, какие различия стали причиной видообразования, а какие были накоплены после того, как между прежде сестринскими популяциями возник непреодолимый барьер.

Мутации, возникшие внутри одного вида, не могут проникнуть в другой. Соотношения частот аллелей, сложившиеся внутри одного вида за счет отбора и дрейфа генов, не могут быть изменены за счет притока мигрантов из другого вида. Приспособления каждого из дочерних видов к их локальным условиям оказываются защищенными барьером репродуктивной изоляции от взаимного размывания.

Кошачьи гибриды как зеркало видообразования

Современная систематика подразделяет семейство на 41 вид204. Насколько они соответствуют определению биологического вида, которое вы учили в школе? В принципе, неплохо. В природе они, как правило, не скрещиваются друг с другом.

Но, что удивительно, они довольно легко скрещиваются в неволе. Иногда они это делают по своей воле, но чаще по прихоти человека. Вполне жизнеспособные гибриды получаются между очень далекими видами кошачьих. Сервала и каракала с одной стороны и домашнюю кошку с другой разделяют 8,5 миллиона лет независимой эволюции, то есть дистанция между ними как между человеком и гориллой. Тем не менее в неволе без всякого искусственного осеменения получены и неплохо выглядят многочисленные гибриды домашней кошки с самцами этих двух африканских видов – саванны и каракеты соответственно. На основе гибридизации домашней кошки с южноамериканским котом Жоффруа (8 миллионов лет дивергенции) получили породу сафари. Гибриды кошки с более близкими видами – бенгальской кошкой (6,2 миллиона лет дивергенции) и камышовым котом (3,4 миллиона лет дивергенции) стали основой для популярных пород – бенгалов и чаузи соответственно (рис. 13–1).

Рис. 13–1.Предполагаемые естественные (обозначены пунктиром) и наблюдаемые искусственные (обозначены штриховыми линиями) гибриды между видами семейства кошачьих216, 217.

Зоопарки по всему миру полны гибридами между разными видами линии пантер – тигоны, лигры, тигарды, леопоны, яглионы и яглепы и т. п.

Несмотря на то, что гибриды между многими видами кошачьих получаются довольно легко, жизнь гибридов оказывается не очень легкой. Почти все самцы-гибриды первого поколения оказываются стерильными. При этом самки-гибриды в большинстве случаев оказываются вполне плодовитыми. У птиц и бабочек все наоборот. Там стерильность поражает самок-гибридов.

Такая особенность гибридной несовместимости вошла в историю под названием правила Холдейна. Это одно из самых строгих и самых непонятных правил в эволюционной биологии. Строгое оно в том смысле, что практически не имеет исключений, а непонятное, потому что никто не понимает, почему и как это правило выполняется.

Правило Холдейна звучит так: “Если при гибридизации видов или популяций один пол отсутствует или стерилен, то это гетерогаметный пол”. Гетерогаметным называется пол, у которого разные половые хромосомы. У млекопитающих и двукрылых насекомых это самцы, имеющие хромосомы X и Y, у птиц и бабочек это самки с половыми хромосомами W и Z. Если у гибридов один пол стерилен, то у млекопитающих и двукрылых это всегда самцы, а у птиц и бабочек это всегда самки.

Породы, созданные на основе кошачьих гибридов, оказались уникальной моделью для исследования генетических механизмов мужской гибридной стерильности. Все три гибридные породы были созданы и разводятся сейчас по одной схеме.

1. Самца дикого вида скрещивали с самкой домашней кошки.

2. Самцов-гибридов задорого продавали желающим[87]. Их, конечно, кастрировали для порядка, хотя и без особой надобности: они и без кастрации были стерильными. Самок-гибридов скрещивали с самцами домашней кошки.

3. С самцами – потомками от этого скрещивания поступали так же, как и с самцами-гибридами первого поколения, а самок-потомков скрещивали с домашними самцами.

4. И так повторяли поколение за поколением, постепенно подключая отбор на дикую внешность, домашнее поведение и нормальную фертильность. Начиная со второго поколения у бенгалов и с третьего у саванн начинали появляться редкие фертильные самцы, которых теперь скрещивали с гибридными самками из соответствующих поколений.

Анализ генетических механизмов мужской гибридной стерильности проводили на гибридных самцах продвинутых поколений пород саванна и бенгал214. Затем такой же анализ провели с самцами пород чаузи215и сафари207.

Их всех прогенотипировали и выявили районы генома, которые различались у фертильных и стерильных котов. У саванн нашли пять таких районов, у бенгалов три и у чаузи один. Один из районов у всех стерильных гибридов находился на Х-хромосоме. В ней же нашли район, определяющий стерильность самцов сафари. Почти во всех случаях стерильные самцы были гомозиготами по диким вариантам генов, которые оказались несовместимыми с остальными, в основном домашними вариантами генов. Фертильные самцы были гомо– или (реже) гетерозиготами по домашним вариантам генов из этих районов.

У видов, которые находятся на самом старте видообразования (например, у домовых мышей), самцовая гибридная стерильность контролируется двумя геномными районами. На кошачьих мы видим, что чем дальше виды уходят друг от друга по этому пути, тем больше участков генома оказываются несовместимыми друг с другом. Это весьма характерно для видообразования: стоит ему начаться, как дальше оно катится как снежный ком, обрастая все новыми и новыми несовместимостями между разными районами генома.

Кроме полногеномного анализа ассоциаций у фертильных и стерильных кошачьих гибридов исследованы особенности транскрипции отдельных генов в семенниках. Оказалось, что стерильные самцы отличаются от фертильных понижением уровня транскрипции аутосомных генов и сильным повышением активности генов Х-хромосомы. В этой же хромосоме у всех четырех гибридов находится общий район, контролирующий гибридную стерильность.

Этот факт может быть хотя бы частичным объяснением правила Холдейна. Гены, локализованные в Х– или Z-хромосоме, эволюционируют гораздо быстрее, чем те, что находятся на аутосомах. Почему? Потому что Х-хромосомные гены сильнее аутосомных подвержены дрейфу генов из-за своей меньшей численности. Судите сами: все члены популяции имеют по две копии всех аутосом, а две копии Х– или Z-хромосомы имеет только гомогаметный пол. Гетерогаметный пол имеет только одну копию такой хромосомы. Отсюда численность любого Х– или Z-хромосомного гена в популяции на четверть ниже численности любого аутосомного гена.

Кроме

Следовательно, Х– или Z-хромосомы родственных видов дивергируют быстрее, чем аутосомы, и быстрее становятся несовместимыми друг с другом у гибридов. Эта их несовместимость сначала проявляется в виде самцовой стерильности. Естественно, аутосомы тоже дивергируют. Снежный ком видообразования катится все дальше, и стерильность начинает возникать и у самок. Они идут к стерильности по тому же пути, что и самцы, только медленнее.

Кошачьи гибриды как зеркало геномного импринтинга

Генетическая несовместимость между видами ведет не только к стерильности. Еще одно интересное следствие несовместимости наблюдается у популярных в зоопарках межвидовых гибридов из линии пантер. У них несовместимость проявляется в сильных различиях между гибридами от разных направлений скрещивания. Лигры (отец лев, мать тигрица) вырастают больше обоих родителей и становятся безусловными чемпионами по весу (более 400 килограммов) и размеру (более 3 метров) тела среди всех кошачьих. В то же время тигоны (отец тигр, мать львица) часто вырастают меньше родителей (около 200 килограммов) (рис. 13–2).

Эти различия иллюстрируют крайне важный и интересный генетический феномен, которого мы до сих в этой книжке не касались, –геномный импринтинг218. Суть этого феномена в том, что проявление одних и тех же генов в фенотипе потомка может зависеть от их происхождения – отцовского или материнского. Как правило, это касается генов, определяющих рост эмбриона. Гены, полученные от отца, стимулируют рост, полученные от матери – его тормозят.

Эти различия в поведении отцовских и материнских генов закладываются в момент спермато– и оогенеза соответственно. Промоторы импринтируемых генов подвергаются обратимым химическим модификациям. В результате этих модификаций гены, стимулирующие рост, приходящие от отца, программируются на интенсивную транскрипцию у потомков. В оогенезе эти гены, наоборот, настраиваются на пониженное функционирование, а гены – супрессоры роста – на активную транскрипцию.

Рис. 13–2.Геномный импринтинг и размеры тела у львов, тигров и их межвидовых гибридов. А – активатор эмбрионального роста, С – супрессор эмбрионального роста. Черный фон – инактивированное состояние гена, белый фон – активное состояние гена.

Есть несколько гипотез, почему эта система возникла219. Та из них, что нравится нам больше остальных, отсылает нас к извечной проблеме, которая мучает всех самцов всех млекопитающих: который из ее детей – мой? Особенно остро эта проблема стоит для многоплодных животных, у которых в матке самки вполне могут оказаться потомки разных отцов.

В этой ситуации самцу выгодно снабдить своих потомков конкурентными преимуществами, обеспечить им фору в росте перед возможными потомками других самцов, которые окажутся в одной с ними матке. У самок этой проблемы нет. Все эмбрионы в ее матке – это по определению ее эмбрионы, и она не заинтересована в их особо интенсивном росте в ущерб друг другу и ей самой. Поэтому она в ходе оогенеза так модифицирует гены, контролирующие рост эмбриона, чтобы они работали не в полную силу, а гены – супрессоры роста, напротив, предетерминирует к активной работе. Такая вот невидная и неслышная битва полов.

Во внутривидовых битвах довольно быстро (в терминах эволюции) устанавливается позиционное равновесие. В межвидовых гибридах это равновесие трагически нарушается. Тигрицыны модификаторы эмбрионального роста способны подавить относительно слабые тигровые индукторы роста, но с мощными львиными они не справляются. И наоборот, львицины модификаторы настроены на подавление мощного львиного роста и явно передавливают тигровые индукторы. И дело здесь не в том, что львы больше тигров. Они практически одного размера.

Проблема здесь в системах размножения. Отцовский вклад тигра равен затратам времени и сил на поиск тигрицы и само спаривание. Лев несет гораздо бóльшие отцовские расходы: он обеспечивает благополучие своих жен и детей не один год. Поэтому он критически заинтересован, чтобы все дети, на которых он тратит свои немалые силы, были действительно от него, а не от его соседа. Поэтому отбор способствовал накоплению в генофонде львов генов сильного отцовского эффекта и, в пику им, генов сильного материнского эффекта. У тигров эта проблема стояла гораздо менее остро.

Итак, межвидовая гибридизация у кошачьих вполне возможна, хотя и сопряжена с некоторыми неприятностями. Тем не менее она и сейчас происходит в природе. На границах некоторых видовых ареалов образуются довольно узкие, но стабильные гибридные зоны. Такая зона обнаружена в Северной Америке между ареалами канадской и рыжей рысей220. В Южной Америке ареал северной онциллы образует сразу две гибридные зоны – с ареалами пампасской кошки и кота Жоффруа221. Да, эти зоны узкие – в пределах нескольких километров. Значит, полного перемешивания видовых геномов не происходит. Виды остаются отдельными биологическими видами, несмотря на постоянный поток генов между ними. Но при этом зоны стабильны. Значит, гибриды вполне жизнеспособны, но, скорее всего, стерильны и неконкурентоспособны по отношению к представителям исходных видов за пределами гибридных зон.

Древние кошачьи гибриды

Сравнение геномов ныне живущих видов свидетельствует о том, что в древние времена межвидовые генетические контакты первого рода происходили, хотя и не часто217. Следы гибридизации со львом обнаружены в геноме снежного барса. Более того, мы даже можем установить Ромео и Джульетту этой межвидовой трагедии. В роли Ромео выступал барс, роль Джульетты играла львица, а их дочь вышла замуж за барса[88].

Когда уровень океана падал и становились доступными мосты между континентами, происходила гибридизация между канадской и евразийской рысями. Гибридные зоны между ареалами южноамериканских кошек тоже возникли не вчера. Гибридизация между разными видами линии оцелота время от времени происходила уже после образования современных видов. Вступали в межвидовые контакты и азиатские кошки: кот-рыболов – с бенгальской кошкой, камышовый кот – с барханной кошкой. Следы гибридизации с предками домашней кошки обнаружены в геноме черноногой кошки.

Анализ геномов показывает, что межвидовая гибридизация происходила на спадах численностей родительских видов. Мы уже говорили о том, что снижение численности неизбежно ведет к обеднению генетического разнообразия популяции и сильно снижает ее способность к адаптации. В этой ситуации межвидовая гибридизация может стать генетическим спасательным кругом. Не то чтобы коты это понимали. Они не собирали собраний с повесткой “Ударим гибридизацией по генетической катастрофе”. Им было не до катастрофы, среди своих сородичей им просто-напросто не с кем было спариваться, и при случае они спаривались с соседями, благо все кошки еще те ходоки.

От этих

Они выявляются в разных районах хромосом. Но подозрительно часто они находятся именно в тех районах, которые появились в геноме того или иного вида благодаря древним гибридизациям. По-видимому, это был отбор на устранение несовместимостей между внесенными районами и хозяйским геномом. Можно думать, что отбор приспосабливал эти районы к новой для них генетической среде. У больших и малых кошек обнаружили множественные следы отбора по числу и структуре генов, кодирующих функцию обонятельных рецепторов. Этого можно было ожидать, зная, какую важную роль играет обоняние в поиске добычи, а также в сложных социальных и сексуальных взаимодействиях.

В геноме ягуара следы движущего отбора обнаружились в генах, контролирующих увеличение челюстей и лицевой части черепа. Именно эти признаки – массивная голова и мощный укус – выделяют ягуара среди прочих больших кошек. По-видимому, эти уникальные особенности ягуаров возникли, когда они пришли в Южную Америку и были вынуждены радикально изменить свою продуктовую корзину. Там было очень мало мягких и вкусных копытных, зато много не менее питательных, но тяжело бронированных рептилий: кайманов и черепах.

Эпилог

…Эх, кошка! Чудо-кошка, кто тебя выдумал? Знать, в могучем и древнем роду могла ты только родиться, в той жаркой евразийской земле, что не любит шутить, а разметнулась на полсвета своими горами и долами, бескрайними пустынями и дремучими джунглями. Попробуй обойди ее, пока тебя не съело тамошнее зверье. И не диковинная, кажись, животинка, ни крыльев у ней, ни эхолокаторов, а так себе зверушка – хвост трубой да ушки торчком. Не в заоблачных высях парит она, а спит себе черт знает на чем; а лишь скрипнет дверь холодильника, лишь рассыплется мелкой дробью корм по кормушке иль впорхнет в форточку глупая синица – и вот уже несется она черным вихрем, сшибая на своем пути все препоны, только дрогнула мебель, да вскрикнул в испуге остановившийся хозяин, – и вон она понеслась, понеслась, понеслась!..

Не так ли и ты, эволюция, что бойкая необгонимая кошка, несешься? Встают и рушатся горы, сталкиваются материки, в черный дым обращаются опустошенные леса, гибнут гиганты, нарождаются пигмеи, с тем чтобы стать гигантами и затем погибнуть, усевая твой путь мертвыми костями. Да и не один путь у тебя, а вечно ветвящиеся дороги лежат пред тобой, одни столбовые, другие окольные, а третьи и вовсе захудалые тропки. И ведут они неведомо куда, то ли к счастию, то ли к погибели. О, как не ровен твой ход, то несешься ты, как молния, сброшенная с неба, то замрешь, подобно кошке на подоконнике. Что за неведомая сила заключена в том оцепенении и что значит это наводящее ужас движение?

Эволюция, куда ж несешься ты? Дай ответ. Не дает ответа…

Глава 14

Одомашнивание кошки: от богини Баст до создания современных пород

Пролог

Холодный рассвет пробивался сквозь густые кроны сосен, окутывая лес сизым туманом. Дикий кот вылез из дупла старого дуба, зябко вздрагивая. Его зрачки, расширенные за ночь, сузились в щелочки – пора на охоту.

Пройдя по знакомой тропе, кот замер у поваленного ствола. Под корой шевелилась полевка. Мышцы напряглись, уши прижались – прыжок! Но жертва юркнула в нору, оставив кота с комом грязи в когтях. В животе заурчало: три дня без добычи. Лес, оттаивающий после зимы, был скуп на пищу. Даже воробьи прятались в колючих ветвях можжевельника.

На границе своей территории кот учуял чужой запах – другой кот метил скалу. Шерсть встала дыбом, хвост превратился в ершик. С шипением он бросился в бой, вцепился врагу в загривок, получил удар в живот, но внезапный рев заставил обоих замереть. Из чащи вышел пещерный лев, разрывая землю когтистой лапой. Кот взлетел на сосну, оставив соперника на растерзание.

К полудню солнце растопило иней на папоротниках. У ручья, где лед еще хрустел по краям, кот слизал капли с камня. Внезапно тень накрыла его – ястреб спикировал с небес! Кот кувыркнулся в сторону, царапая землю, и хищник вонзил когти в пустоту.

К сумеркам терпение вознаградилось: ящерица, выползшая погреться в последних лучах солнца, стала добычей. Наевшись впервые за неделю, кот отметил трофей вальяжным потягиванием.

Луна взошла, окрашивая лес в синеву. Кот вернулся в дупло, но не уснул: вдалеке выли волки. Он вылизывал рану на животе, полученную в утренней схватке, прислушиваясь к каждому шороху. Завтра все начнется сначала: голод, опасности, борьба. Но пока он жив.

Эта ежедневная борьба за выживание была уделом диких кошек миллионы лет. Но несколько тысяч лет назад путь дикой кошки неожиданно пересекся с путем нового доминирующего вида – человека.

Кошка без человека

История взаимоотношений кошки и человека испещрена белыми пятнами и несколько раз пересматривалась и переписывалась. Дикий предок домашних кошек и одновременно их ближайший родственник – дикая кошка – провела два миллиона лет224в Европе, оттачивая свои охотничьи навыки и постепенно превращаясь в ту кошку, которую мы знаем, – небольшую и изящную идеальную охотницу. Примерно 50 тысяч лет назад дикие кошки вышли из Европы, и в течение следующих нескольких десятков тысяч лет они успешно колонизировали почти всю Африку и Юго-Западную Азию, дойдя до Монголии и Индии.

Такое расширение ареала изменило дикую кошку как внешне, так и внутренне. Изначальная полосатая окраска, идеально подходящая для маскировки в европейских лесах, уступила место пятнистой, которая лучше скрывает кошку в степях и пустынях. Продвигаясь все дальше вглубь Старого Света, кошки заселяли захваченные территории неравномерно, отдавая предпочтение наиболее богатым охотничьим угодьям, что привело к дроблению ареала и возникновению множества в разной степени изолированных друг от друга популяций. В Китае, например, дикие кошки забрались дальше всего – в горные районы – и вскоре совсем перестали знаться со своими европейскими родичами. Все это привело к тому, что дикая кошка как вид разделилась на несколько подвидов. В последние годы эти подвиды все чаще выделяют уже в отдельные виды, несмотря на то, что некоторые (или все?) из них все еще могут скрещиваться между собой и производить плодовитых потомков. По последней классификации (которая может устареть к моменту выхода этой книги) дикая кошка – это три вида: европейская кошкаFelis silvestris,проживающая в Европе и на Британских островах, степная кошкаFelis lybica,обитающая в Африке и Азии, и китайская горная кошкаFelis bieti,встречающаяся только в горных районах Центрального Китая204.

Кошка и человек

Где

Давайте на время отложим генетику и обратимся к более красочным свидетельствам одомашнивания кошки – к египетским фрескам.

Кошки фараонов

Египтяне рисовали кошек так много (еще и массово их мумифицировали), что в какой-то момент все решили, что они же их и одомашнили. Самые первые изображения кошек – это кошачьи силуэты, вырезанные на ножах из слоновой кости возрастом в 4,2 тысячи лет226. Четыре тысячи лет назад изображения кошек стали появляться на фресках. На тех же фресках изображены и другие дикие животные, что говорит о том, что кошки в то время еще не были домашними и для художников представляли интерес только как часть местной фауны.

В течение следующих 500 лет кошки становились все более и более частыми персонажами картин египетских художников, а их роль постепенно менялась. Теперь это уже не дикие охотники, а члены цивилизованного общества. На фресках тех времен кошка величественно сидит рядом с креслом знатного человека, обычно женщины, потому что кошка тогда считалась символом плодородия и материнства. Примерно в это же время египтяне начали верить, что кошка является воплощением бога солнца Ра. Каждую ночь Ра путешествует по загробному царству, убивает своего соперника – змея Апофиса – и возвращает солнце на небосвод. Многие египетские художники того времени изображали Ра в виде пятнистой кошки, убивающей змею.

Богиня Баст впервые появляется в египетской мифологии примерно 5 тысяч лет назад. Сначала ее изображали с головой льва, но начиная с 2,9–2,7 тысячи лет назад ее голова из львиной превратилась в кошачью. С того времени кошки почитались как живые воплощения богини. Раз кошка – это богиня во плоти, то следующая мысль напрашивается сама собой. Это для современных людей жертвоприношение и любовь к котикам – понятия диаметрально противоположные, а для древних египтян это было одно и тоже. Они верили, что жизнь священных животных не прерывается со смертью, а продолжается под крылом могущественной богини, а само жертвоприношение как таковое – это способ почтить кошек, а не навредить им.

Чтобы удовлетворить спрос поклонников, желающих почтить богиню, по всему Египту организовывали кошачьи питомники, выращивающие животных для жертвоприношений.

Египтяне мумифицировали всех кошек, каких могли найти, и в их число нередко попадали представители других видов и подвидов диких кошек, коим не посчастливилось жить в долине реки Нил во времена правления фараонов. Мумификация кошек сошла на нет только с приходом Римской империи, которая не поощряла жертвоприношения и прочие варварские ритуалы. Если число кошачьих мумий исчислялось миллионами, то почему же ими не наводнены хоть сколько-то крупные музеи по всему миру? В отсутствии кошачьих мумий в вашем любимом городе стоит винить англичан, которые в XIX веке тоннами использовали их как удобрение для картошки и помидоров227.

На египетских фресках кошки имеют такую же пятнистую песчано-коричневую окраску и форму тела, как и их дикие родственники. У них еще не было белых пятен, длинной шерсти и прочих экзотических особенностей, так часто встречающихся среди наших домашних питомцев, что говорит о том, что в те времена кошачьей селекцией никто не занимался. Однако тот факт, что кошки повсеместно жили вместе с человеком и кошек разводили, а не отлавливали каждый раз из дикой природы, говорит нам о том, что начиная с расцвета культа Баст прежде дикая кошка стала домашней.

Кошки первых земледельцев

Но на самом ли деле египтяне были первыми, кто одомашнил кошку? Загадочная находка на Кипре в 2004 году заставила ученых усомниться в этом. В древнем захоронении обнаружили кошачий скелет возрастом около 9,5 тысячи лет228. Дикие кошки не живут на Кипре, как, впрочем, и на всех других островах (исключение – Британские острова и остров Сардиния, но о них мы расскажем позже), по одной простой причине: у них лапки. Попасть на этот остров кошка могла только одним путем: приплыть туда на лодке вместе с человеком. В этом захоронении скелет кошки был обнаружен рядом со скелетом человека. В тот момент все решили, что, скорее всего, они были похоронены вместе, а значит, 9,5 тысячи лет назад кошка и человек уже имели настолько тесные взаимоотношения, что решили не расставаться и после смерти. Правда, ради такой красивой истории кошку, скорее всего, умертвили специально.

В условиях жаркого и сухого климата ДНК быстро разрушается, поэтому узнать наверняка, к какому виду принадлежала эта кошка (на момент смерти ей было 8 месяцев), невозможно. Однако по результатам измерения костей черепа эта найденная кошка больше всего походила на степную.

Спустя еще три года, в 2007 году, вышла работа по анализу митохондриальной ДНК (мтДНК) современных домашних и диких кошек229. Она показала, что все современные домашние кошки – это ближайшие родственники именно степной кошки, а не европейской и уж тем более не китайской горной кошки.

С этого момента и на протяжении следующих почти 20 лет установилась парадигма, что одомашнивание кошки впервые произошло не около 3 тысяч лет назад в Египте, а 9,5 тысячи лет назад на Ближнем Востоке в регионе с романтичным названием Плодородный полумесяц, к которому относят Месопотамию и Левант.

Что это за регион? Считается, что именно там около 11–10 тысяч лет назад зародилась современная цивилизация. Именно в этом месте человек впервые научился возделывать землю для выращивания растительных культур. Больше не нужно было кочевать, чтобы найти себе пропитание, можно было жить на одном месте и возделывать огород. Оседлая жизнь имела два больших следствия: во-первых, стал накапливаться мусор, во-вторых, появились запасы зерна и других продуктов. И то и другое стало местом паломничества для многочисленных грызунов. За грызунами пришли хищники – кошки. Таким образом, можно считать, что отношения человека и кошки начались очень романтично – с мусорных куч. Дикие кошки не любят присутствия человека, однако некоторые особи смогли перебороть вековую нетерпимость к людскому роду в обмен на доступ к богатым охотничьим угодьям. Менее агрессивные, более терпимые к человеку кошки заняли новую экологическую нишу.

Несмотря на то, что свидетельства первого одомашнивания кошки земледельцами с Ближнего Востока ограничивались всего лишь одним-единственным скелетом с

Периодически кошачьи кости находили и в других местах. Так, остатки молодой кошки нашли на кладбище времен Додинастического Египта230. Их возраст составил 5,7 тысячи лет, однако измерения костей показали, что эта кошечка, скорее всего, была европейской дикой кошкой, а не степной. В 2014 году несколько кошачьих скелетов возрастом 5 тысяч лет нашли в древнем человеческом поселении в Китае231. Предположительно, кошки в этом поселении жили несколько сотен лет, питаясь, скорее всего, грызунами, которые осаждали хранилища с зерном. Но что это были за кошки? Через два года после открытия выяснилось, что эти остатки принадлежат не степной кошкеFelis lybica,а совсем другому виду – бенгальской кошкеPrionailurus bengalensis232. Даже если в Китае действительно когда-то одомашнили бенгальскую кошку, то история ее сожительства с человеком была короткой. Все современные домашние кошки в Китае – это родственники степной кошки.

История о том, как кошки запутали генетиков

Мы уже писали, что изучение одомашнивания кошки осложняется тем, что в предполагаемых центрах ее одомашнивания – на Ближнем Востоке и в Египте – неподходящий климат для сохранения древней ДНК. Однако даже здесь можно найти решение. Например, можно изучать не ядерную, а митохондриальную ДНК.

ДНК в ядре обычно более устойчива к деградации, чем в митохондриях. Однако мтДНК в клетке обычно содержится в 1000 раз больше, чем ядерной. По этой причине анализ древней ДНК часто заключается в анализе мтДНК. Она состоит всего из одной цепи длиной 17 тысяч оснований. По аналогии с ядерной ДНК, чем более схожи между собой последовательности мтДНК от разных организмов, тем в более тесном родстве они находятся. Схожие между собой мтДНК от разных организмов объединяют в митотипы. Особи с одним и тем же митотипом, скорее всего, являются относительно близкими родственниками. Также стоит помнить, что мтДНК наследуется только от матери[89], что накладывает некоторые ограничения: например, невозможно определить гибридов, анализируя только мтДНК.

У современных домашних и степных кошек обнаружили целых 12 митотипов, из которых самый распространенный – это митотип А, который не встречался больше ни у каких других диких кошачьих видов.

По митотипам удобно изучать историю расселения целого вида. В 2017 году команда ученых из разных стран обошла музеи в Париже и Лювене (Бельгия) и собрала ДНК из более чем 200 кошачьих остатков (это были не только кости, но еще шерсть, зубы и кожа)172. Самые древние кошачьи образцы, из которых удалось выделить мтДНК, были возрастом 12–10 тысяч лет. В это время в Европе обитала европейская кошка, а степная кошка в основном населяла полуостров Малая Азия и еще встречалась на Балканском полуострове.

На Балканский полуостров степные кошки, скорее всего, попали пешком по суше, пока он еще был соединен с Малой Азией. На максимуме последнего оледенения[90], около 26–19 тысяч лет назад233,на Балканском полуострове стало сухо и пустынно[91], так что степные выходцы из Малой Азии почувствовали себя там как дома.

После окончания похолодания леса стали возвращаться на Балканы, но полностью лесистым этот полуостров так и не стал. Из-за мозаичного распределения лесных и открытых пространств европейская и степная кошки и по сей день сосуществуют в этом регионе. По мере потепления уровень мирового океана повысился, воды Мраморного моря слились с водами Черного моря и затопили Босфорский перешеек. В результате степные кошки Малой Азии и Европы оказались на какое-то время изолированы друг от друга.

В Плодородном полумесяце, очаге кошачьей доместикации, ДНК в кошачьих костях старше 3 тысяч лет не сохранилась. По тем данным, что удалось собрать, этот регион и тогда, и сейчас населяют в основном степные кошки с митотипом А. Начиная с 6,4–5,2 тысячи лет назад степные кошки с митотипом A из Малой Азии каким-то образом появляются в Болгарии, Румынии и Польше234. Удивительно, но место и время кошачьего завоевания Европы совпадало с местом и временем ее заселения первыми земледельцами из Плодородного полумесяца. В то время пролив Босфор уже существовал, и кошки A вряд ли могли пересечь его иначе, чем на лодках вместе с людьми.

В 2025 году другие исследователи решили уточнить пути миграции домашних кошек. Они взяли в анализ уже не только мтДНК, но и то немногое, что осталось в древних кошачьих костях от ядерной ДНК. Тут-то и выяснилось, что митотип А, который ранее приписывался исключительно степным кошкам и их домашним потомкам, оказался и среди диких европейских кошек. К европейским кошкам митотип А, вероятно, попал через гибридизацию со степными кошками на Балканском полуострове. Дальнейшее распространение кошек с митотипом А по Европе отражало не распространение домашних кошек вместе с людьми, а диких европейско-степных гибридов! Так откуда же на самом деле пришли к нам домашние кошки?

Новая история одомашнивания кошки

В 2025 году была опубликована работа, которая в очередной раз перевернула представление о том, где и когда была впервые одомашнена кошка235. Оказалось, что современные степные кошки генетически неоднородны и подразделяются на две группы: на кошек с Ближнего Востока и на кошек из Северной Африки (Марокко, Туниса и Египта). Удивительно, но современные домашние кошки на филогенетическом древе расположились рядом со степными кошками из Туниса, а вовсе не с ближневосточными кошками (рис. 14–1)! Скорее всего, тот единственный кошачий скелет возрастом 9,5 тысячи лет, найденный на Кипре, принадлежал не домашней кошке, а дикой степной или европейской кошке, которую похоронили рядом с человеком, следуя какому-то религиозному ритуалу.

Кошки оказались связаны с религией гораздо сильнее, чем это представлялось ранее. Скорее всего, их одомашнивание произошло не только благодаря грызунам, но и благодаря распространению культа Баст. Из Египта этот культ распространился на финикийцев, греков и римлян. Из-за того, что пока никто не исследовал диких кошек, населяющих сейчас или в прошлом Египет, мы не знаем, кто именно первым одомашнил кошку: египтяне или финикийцы.

Рис. 14–1.Филогенетическое древо ближайших родственников домашней кошки.

Впервые домашние кошки покинули Северную Африку примерно 2,2 тысячи лет назад и на финикийских или римских (еще до становления Римской империи) кораблях попали на итальянский остров Сардиния, где опять одичали. Современные дикие кошки, обитающие на этом острове, более близки к современным степным кошкам из Марокко и Туниса, а вовсе не к современным домашним кошкам!

Массовое распространение домашних кошек по Европе началось с момента образования Римской империи примерно 2 тысячи лет назад. Скорее всего, как и в случае с одомашниванием кошек, большую роль в

Самые ранние остатки кошачьих, близких к современным домашним кошкам, были найдены в Австрии. Они датируются 50 годом до н. э. – 80 годом н. э. После этого домашние кошки оказываются в местах расположения армии Римской империи в Сербии и в других частях Австрии. В Британию первые домашние кошки попали еще на заре Римской империи, примерно в I–II веках.

Таким образом, согласно имеющимся данным, одомашнивание кошки произошло сравнительно недавно, немногим больше 2 тысяч лет назад. Неизвестно, из какой именно части Северной Африки пришли к нам домашние кошки: Туниса или Египта. Одной из причин одомашнивания и первой волны распространения кошек по миру, вероятно, стала ассоциация этих хвостатых с разными религиями и божествами. Вторая волна кошачьего расселения связана с мореходством. Крысы и мыши были бичом мореходов, потому что эффективно уничтожали не только их съестные припасы, но и веревки, что, как вы сами понимаете, могло привести к катастрофе. К счастью для людей, они догадались взять кошку с собой на корабль. Так кошки стали морскими путешественниками и быстро захватили Старый Свет.

Вставная новелла о шотландских диких кошках

Как мы писали ранее, дикие кошки не встречаются на островах. Откуда же им взяться в Британии? Считается, что они пришли туда по суше около 10 тысяч лет назад236,когда Британия еще была полуостровом. Вскоре она отделилась от материковой Европы (есть предположение, что это произошло вследствие огромного цунами), и кошки, люди и прочая живность оказались запертыми на острове237.

Несколько тысячелетий шотландские кошки чувствовали себя привольно и населяли всю Британию, но с прибытием римлян, начавших освоение острова, дикие кошки стали отступать все дальше и дальше, пока их ареал не стал ограничиваться Шотландией. Помимо шотландских кошек Британию долгое время населяла рысь, но она вымерла примерно в VII веке238,что сделало шотландских кошек единственными представителями семейства кошачьих в Британии.

Шотландских кошек начали преследовать ради забавы и охоты еще в Средние века, но с началом XIX века их жизнь становилась все более тяжелой. В середине XIX века в Британии появилось множество спортивных охотничьих хозяйств, в которых в первую очередь охотились на разных птиц. Хозяева таких угодий видели в диких кошках конкурентов, а потому истребляли их и подвергали всяческим гонениям. Популяция шотландских кошек начала стремительно сокращаться, так что им пришлось отступить на северо-запад Шотландии, который был менее населен из-за неплодородных земель.

Первая мировая война, принесшая горе и разрушение в человеческий мир, стала лучом надежды для шотландских кошек. К концу Второй мировой дикие кошки вернули себе почти всю Шотландию. Однако с приходом мира, начавшейся индустриализации и урбанизации и все возраставшей плотности населения Британии популяция шотландских кошек снова начала неуклонно снижаться. Им пришлось вновь отступить в Северную Шотландию, где они остаются и сегодня.

С момента прихода римлян на Британские острова два тысячелетия назад шотландские дикие и домашние кошки жили бок о бок, не скрещиваясь друг с другом. Вольным шотландским кошкам были не по душе более мелкие домашние неженки. Однако за последние 70 лет уменьшение ареала и сокращение популяции поставили шотландских кошек перед сложным выбором. Чтобы выжить, они стали скрещиваться с домашними кошками. Подобное скрещивание теоретически могло быть даже полезно для шотландских кошек. Близкое соседство с домашними мурками могло привнести в шотландское кошачье сообщество неведомые им прежде болезни и паразитов239. Гибриды же могли быть более устойчивыми к каким-нибудь “домашним” болезням, что давало им некоторое преимущество перед чистокровными дикими кошками.

Так возникла удивительная ситуация: шотландские кошки, вымирающие, но еще живущие, стали постепенно вымирать на геномном уровне. Произошло ли такое геномное вымирание шотландских кошек или еще не произошло – это предмет споров ученых и зоозащитников.

В последней научной работе, опубликованной в 2023 году, ученые проанализировали 30 образцов ДНК от современных шотландских диких кошек и показали, что все они являются в той или иной степени гибридами. Чистокровных шотландских кошек обнаружили только при анализе археологических и музейных образцов.

Проект по сохранению шотландских диких кошек, хоть и с опозданием почти в 60 лет, запустили в 2013 году[92]. Участники этого проекта отлавливают шотландских диких кошек, тестируют их и отбирают тех особей, чей геном оказывается достаточно диким, то есть содержит как можно меньше последовательностей ДНК, похожих на ДНК домашних кошек. Такие кошки используются в программах направленного скрещивания, а их потомство в дальнейшем выпускают в дикую природу.

Проблема гибридности шотландских диких кошек помимо биологической имеет еще и юридическую сторону. Шотландские законы, как, впрочем, и все другие законы в мире, защищают чистокровных диких животных и игнорируют их гибридов. Поэтому, если (или как только?) шотландских диких кошек признают вымершими на геномном уровне, вся государственная поддержка по их сохранению свернется.

Кошки в Азии

Во II веке до н. э. от Южной Европы до Китая протянулся Шелковый путь. Кошки не оставили без внимания такую прекрасную возможность расширить свое влияние и отправились вместе с человеком на восток. Мы шутим, конечно же, мнения кошек никто не спрашивал. Их просто упаковали… во что? Признаться, мы не знаем, как и зачем торговцы решили взять с собой кошек в поход на верблюдах и лошадях. Может быть, раз уж это были торговцы, они перевозили кошек как товар или как бесплатный бонус к товару со слоганом “Компактный и милый охотник защитит ваше зерно и скрасит досуг”.

Так или иначе, но до Поднебесной домашние кошки добираются только в VIII–IX веках240. Вдоль Шелкового пути кошачьих остатков не обнаружено, помимо одного кошачьего скелета, датируемого VIII–X веками, в древнем городе Джанкет на территории Казахстана241. Если про кошачье завоевание Европы мы знаем относительно детально и даты, и пути расселения, то кошачье завоевание Азии пока остается белым пятном. До того, как европейцы открыли для себя Юго-Восточную Азию, домашние кошки в этом регионе жили изолированно не только от остального мира, но даже друг от друга. На протяжении столетий, вплоть до европейской колонизации, в Юго-Восточной Азии одна за другой образовывались и распадались великие царства. Эти царства не спешили торговать друг с другом и обмениваться кошками, а потому даже кошки, живущие неподалеку, но по разные стороны государственных границ, могли никогда не видеть друг друга и уж тем более не скрещиваться. Подобная изоляция привела к возникновению уникальных мутаций, на основе которых позже были сформированы многие кошачьи породы. Так, в Сиаме (ныне Таиланд) впервые появились кошки с сиамской окраской, а в соседней Бирме – кошки с бурманской

Кошки в Америке

Про то, когда кошкам стало мало Старого Света и они отправились завоевывать Новый Свет, известно немного. Корабли времен Христофора Колумба во время трансатлантических путешествий регулярно брали на борт этих хвостатых пассажиров, чтобы держать грызунов под контролем. Известно, что в 1620 году корабль “Мэйфлауэр” высадил на североамериканское побережье не только английских переселенцев, но и их кошек242.

Западноевропейское происхождение домашних кошек в Америке подтверждается результатами генетического анализа243. Согласно этим результатам, современная североамериканская кошачья популяция генетически никак не отличается от западноевропейской популяции. Южноамериканские домашние кошки не были включены в молекулярно-генетический анализ. Однако данные геногеографии, которые мы обсуждали в главе 11, указывают на то, что каравеллы конкистадоров тоже несли на себе кошек. Генетические профили бразильских кошек выдают их португальское происхождение244. В генофонды кошек Аргентины и других испаноговорящих стран основной вклад внесли испанские кошки245.

Кошки в Австралии

История заселения кошками Австралии еще более туманна и загадочна, чем заселение ими Азии и Америки. В 2002–2008 годах австралийский зоолог Ян Эббот перерыл исторические документы в поисках любых упоминаний кошек246. Самые старые документы датируются 1788 годом. В этот год из Англии в Австралию приплыли 11 кораблей с первыми колонистами на борту. В месте высадки был основан самый первый австралийский город – Сидней.

Увидеть новые земли отправились не только люди, но и их кошки. Так порт Сидней сделался первым аванпостом в освоении кошками Австралии. В 1830-е кошки появились в порту Перт на западном побережье. Из этих двух портов кошки выдвинулись навстречу друг другу, причем “восточные” кошки шли быстрее, чем “западные”. Встретились эти два движения где-то в западной половине Австралии в 1890-е годы. Так за 70 лет кошки заполонили площадь в 7,6 миллиона квадратных километров.

Мы с вами в главе 11 обсуждали странную зависимость частоты мраморных кошек в современных популяциях североамериканских и австралийских городов от времени образования английских колоний в Америке и Австралии169. В 2016 году провели долгожданный генетический анализ австралийских кошек247,который подтвердил и уточнил результаты исторических изысканий мистера Эббота и геногеографических учетов, сделанных последователями Энтони Серла248, 249. Во-первых, австралийские кошки действительно оказались потомками европейских кошек. Во-вторых, первая и наиболее успешная кошачья популяция сформировалась в районе Сиднея. Немного позже кошки обосновались около портов Перт и Олбани. Однако, вопреки предположениям Эббота, движение кошек шло только в одну сторону – с востока на запад. Кошки из Перта и Олбани никуда не ходили, так что почти все современные австралийские кошки – это выходцы с восточного побережья.

Бич австралийской фауны

Наши домашние кошки пришли к нам из степей и пустынь Ближнего Востока и Африки. Эти идеальные маленькие охотники не могут выжить в сибирской тайге или во влажных джунглях, но вот на сухих и жарких открытых просторах они чувствуют себя как дома. Неудивительно, что, прибыв в Австралию, кошки так быстро ее заполонили, ведь в Австралии не только подходящий климат, но и нет естественных врагов. Человек непроизвольно помог кошке, истребив тасманского тигра и сумчатого волка. Да, человек при этом завез в Австралию собак, которые одичали и получили даже отдельное название – динго. Однако они не стали значимой угрозой кошкам, так как предпочитают охотиться на более крупную и сочную добычу.

Помимо кошек и собак человек привез в Австралию еще одного хищника, охочего до легкой добычи – лисицу250. Если собаки за несколько тысяч лет своего пребывания в Австралии не слишком драматично повлияли на состав местных обитателей, то кошки и лисицы стали настоящим бедствием. За последние 200 лет в Австралии вымерло больше 10% видов, еще 21% видов сейчас находится под угрозой исчезновения251. Подобного массового вымирания не происходило ни на одном континенте в современной истории.

Несмотря на то, что кошки и лисицы рассматриваются как главная причина вымирания видов, справедливо отметить, что свою роль в этом сыграли болезни (80% тасманских дьяволов погибло за последние 25 лет из-за новой разновидности рака – лицевой опухоли тасманского дьявола252) и пожары (45% беличьих опоссумов погибло всего за неделю во время большого пожара в 2009 году253). В некоторых районах Австралии пожары стали происходить слишком часто, в других – слишком редко, что тоже плохо сказалось на местной флоре и, соответственно, фауне. Однако кошки и лисицы – это главные виновники австралийского бедствия (хуже могут быть только люди, которые их и завезли). Многие из находящихся под угрозой исчезновения млекопитающих сейчас сохранились только на небольших островах, куда кошки и лисицы не добрались, или на специально огороженных территориях, свободных от завезенных хищников.

Помимо всего того зла, что причиняют кошки Австралии, в их существовании есть и положительная сторона254. Кошки контролируют численность грызунов на фермах Австралии, куда мышей и крыс привезли все те же злополучные колонисты. Кошки с лисицами препятствуют бесконтрольному размножению кроликов (последние появились на континенте опять же благодаря европейцам).

Несмотря на такую несомненную пользу, кошки в Австралии подвергаются всяческим гонениям. Из всех завезенных видов, с которыми вынуждены бороться австралийцы (лисицы, кролики, жалящие муравьи, свиньи и многие другие), кошки дороже всех обходятся австралийским налогоплательщикам. Они умны, крайне осторожны и предпочитают есть живую добычу, а не падаль. Из-за этого стандартные способы контроля численности, такие как ловушки, отравленные приманки и пр., менее эффективны в отношении кошек по сравнению с теми же динго или лисицами. За последние 60 лет правительство потратило почти 19 миллиардов долларов, чтобы сдержать рост кошачьей популяции255. Для сравнения, следующими по дороговизне идут кролики – “всего” около 2 миллиардов долларов.

Одичавшие кошки натворили бед не только в Австралии. Их винят в уничтожении 14% видов птиц, мелких млекопитающих и рептилий по всему миру256. В 2001 году Международный союз охраны природы внес кошку в список 100 самых вредных завезенных видов. Угрозу представляют не только одичавшие кошки, но и домашние кошки, которые гуляют сами по себе. Те охотничьи повадки, которыми мы порой восхищаемся у наших мурок и васек, оборачиваются трагедией для маленьких животных. Именно поэтому для рядового котовладельца важно не только кастрировать своих домашних кошек, чтобы сдержать рост популяции их одичавших собратьев, но и не выпускать их гулять без присмотра, чтобы они ненароком не поймали какую-нибудь невинную зазевавшуюся птичку.

Блеск и нищета кошачьей аристократии (возникновение пород)

Заря котоводства

История создания кошачьих пород является прямым продолжением истории одомашнивания. Из дикой природы, где кошки охотились на грызунов и прочую мелкую живность, они перекочевали в людские жилища, где продолжили делать все то же самое.

Проследить зарождение котоводства удалось на примере мраморной окраски (про нее мы писали в главе 3). Напомним, мраморная окраска возникает из-за рецессивных мутаций в генеТэбби. Генетический анализ древних кошачьих костей, сохранившихся в музеях, показал, что мраморная окраска, а точнее, одна из рецессивных мутаций, приводящая к ней, впервые появилась у кошек в Юго-Западной Азии во времена Османской империи (XII–XV века). Долгое время эта мутация оставалась достаточно редкой. Так, на картинах европейских художников времен Средневековья кошки были исключительно полосатыми.

Превращение мраморных кошек из диковинки в повседневность произошло только в XVIII веке. Все тот же генетический анализ древних кошачьих костей показал, что к этому времени доля мраморных кошек резко увеличилась в Европе, Юго-Западной Азии и Африке. Мраморные кошки стали настолько распространены, что это отметил великий систематик Карл Линней в десятом издании своей книги “Система природы”, вышедшей в 1758 году55. Скорее всего, мраморных кошек стало больше потому, что люди стали замечать эту необычную окраску и в погоне за эксклюзивом захотели иметь себе такую же кошку дома. Так был сделан первый шаг на пути создания кошачьих пород.

Этот путь не случайно начался с вариаций в окраске. В отличие от пород собак, лошадей и прочих других домашних животных, единственной целью в выведении разных пород кошек была красота. Возможно, именно поэтому первым человеком, который положил начало профессиональному кошачьему разведению, стал британский иллюстратор Харринсон Вейр[93], ведь только “истинный художник видит прежде всего красоту и достоинства”[94].

История кошачьих пород имеет точку отсчета – 1871 год, когда в Лондоне мистер Вейр провел первую в мире кошачью выставку. Наряду с безызвестными британскими домашними котиками тогда присутствовали: персидская кошка, которую, по заявлению владельца, “привезли в страну на своих плечах арабы”[95] (ох уже эти британские аристократы); менее родовитые персидские и просто длинношерстные кошки; две сиамские кошки, одни из первых или, может быть, даже самые первые привезенные из Сиама; шотландская дикая кошка (!) (судя по дате, мы полагаем, что это была именно чистокровная дикая кошка, а не гибрид); и кошка-полидакт с 26 пальцами.

Первая выставка кошек имела большой успех, и после нее сначала английская публика, а за ней и весь мир осознали, что котики нравятся всем и что котиков нужно больше. Следует отдать должное мистеру Вейру. Он не только провел показ кошек, но и сформулировал первые правила о том, как вообще должна проходить выставка кошек. Например, он написал стандарты для некоторых из первых кошачьих пород, то есть описания того, как должна выглядеть кошка той или иной породы, в которых в том числе было указано максимальное количество баллов за тот или иной признак (всего в сумме должно быть 100 баллов). Чем больше кошка соответствовала стандарту своей породы (ушки поставлены на голове там, где надо; глазки определенной формы; шерсть определенной длины и структуры, и еще очень много критериев), тем больше баллов ей присуждалось.

Так можно было сравнивать кошек разных пород и выбирать лучшего. Например, вот перед нами персидская кошка с 92 баллами (носик недостаточно курносый, а так были бы все 100!) и бесхвостый мэнкс с 97 баллами (слегка не хватило мускулатуры, про мэнксов и мутации бесхвостости читайте в главе 5). Всего 5 баллов решили исход ринга в пользу мэнкса.

После первых кошачьих выставок возникла необходимость для ценителей кошачьей красоты как-то объединяться друг с другом, чтобы вместе заниматься любимым делом – котоводством. Первый кошачий клуб (его так и назвали – “Национальный кошачий клуб”) организовал Харрисон Вейр в 1887 году в Великобритании. Позже там же возникло еще несколько клубов. В 1910 году все эти клубы объединились в “Управляющий совет любителей кошек” – главную кошачью организацию в этой стране в настоящее время. Этот совет организует кошачьи выставки и образовательные семинары, утверждает и модифицирует стандарты пород, выдает кошкам родословные и пр., то есть ведет важную бюрократическую и просветительскую деятельность в сфере разведения породистых кошек.

Практика проводить кошачьи выставки быстро распространилась по миру. В США кошек впервые стали выставлять на публику в 1870–1880-е годы, но эти первые выставки официально были посвящены сельскохозяйственным животным. Первая полноценная кошачья выставка прошла в 1895 году в Нью-Йорке. До наших дней дошел каталог с перечислением всех кошек и их владельцев, участвующих в этой выставке (мы не гарантируем его подлинность)[96]. Так как на выставке можно не только показывать, но и продавать животных, то напротив кличек некоторых из них можно увидеть цену. Например, под номером 162 шел семилетний белый персидский кот по кличке Томми, импортированный прямиком из Ирана в 1889 году. Его владелец оценил своего кота ни много ни мало в 500 долларов!

В 1899 году в США открылась своя первая кошачья организация – Американская кошачья ассоциация. Сложно сказать, функционирует ли она сейчас, но вот отделившаяся от нее в 1906 году Ассоциация любителей кошек (англ.Cat Fanciers’ Association)[97] процветает и по сей день, став одной из самых крупных ныне существующих кошачьих организаций.

В Россию (тогда еще СССР) котоводство пришло вместе с падением железного занавеса в конце 1980-х годов. Первую выставку провели в Москве в 1987 году257. И хотя на ней показывали почти исключительно обычных беспородных кошек, мы мало погрешим против истины, если скажем, что успех той выставки был сравним с успехом первой выставки мистера Вейра. После выставки пришло понимание, что этой стране, да и всему миру, нужно больше кошачьих пород. Как этого достичь? Давайте разберем историю выведения самых первых пород на примере сиамской кошки.

История сиамских кошек

История сиамской породы теряется в веках. Изображение сиамского кота впервые появляется в таиландских рукописях вTamra Maew (The Cat-Book Poems)258. Самая древняя рукопись датируется XIV веком. Эти рукописи содержат нарисованные изображения кошек различных окрасов, которые сопровождаются их описаниями в стихах и указаниями, какие кошки сулят удачу, а какие – неудачу.

Мы не знаем, когда сиамские кошки впервые вышли за пределы Таиланда, но мы знаем, что в 1871 году две такие кошки появляются на той самой первой кошачьей выставке в Лондоне. Их описывали так:“Среди представителей самых редких пород были две сиамские кошки, которых впервые привезли в нашу страну. Пара, представленная мистером Максвеллом, была необыкновенна и элегантна, с гладкой шерстью, темными ушами и голубыми глазами”[98].

В Новый Свет сиамские

В Россию первый сиамский кот, вероятно, тоже попал в качестве подарка. Сохранилась фотография царевича Алексея Николаевича с сиамским котом по кличке Котька, сделанная летом 1914 года260. К 1980-м годам в СССР сформировалось свое поголовье кошек с сиамским окрасом, правда, пока без родословных и длинных имен.

Тогдашние сиамы сильно отличались от тех, кого вы можете увидеть сейчас на кошачьих выставках. У них была округлая голова, более крепкое тело и среднего размера уши. Однако последующая селекция привела к появлению современных сиамов: с длинным изящным телом, длинной клиновидной головой и большими широко расставленными ушами (вкл., илл. 11).

Не смирившись с такими кардинальными изменениями, отдельные котоводы ратовали за сохранение первоначального облика сиамов. После Второй мировой войны разница между новыми и старыми сиамами стала настолько очевидной, что это привело к неофициальному разделению на две подпороды: сиамскую и старосиамскую, которую стали называть тайской. В 1990 году Всемирная федерация кошек (англ.World Cat Federation) признала тайскую как самостоятельную породу, однако другие организации сделали это гораздо позднее или не сделали до сих пор. Так, Международная федерация кошек (фр.Fédération Internationale Féline) признала тайцев только в 2015 году.

Исторически сложилось, что большинство отечественных заводчиков работало и работает до сих пор под эгидой Всемирной федерации кошек. После того, как в 1990 году тайская порода была официально зарегистрирована, на отечественных выставках началась путаница с названиями пород. К сиамским кошкам стали относить тонких и звонких, а к тайским записывали животных погрузнее и поокруглее. Так как последние были преимущественно беспородные кошки, унаследовавшие от своих сиамских предков только окрас, быстро возник вопрос, насколько тайские кошки в России имеют отношение к Таиланду. Ответа на этот вопрос у нас нет, да и интриги сиамоводов нас не волнуют. Нас сейчас интересует один-единственный вопрос: какие еще есть способы получения новых пород?

Как вывести свою породу: краткий курс по кошачьему дизайну

Есть несколько способов создать кошачью породу. Про самый первый и простой способ, по которому создавали сиамскую кошку, вы уже знаете: нужно выглянуть в окно и посмотреть на котов, которые гуляют вокруг. Есть ли у большинства из них какие-то общие примечательные особенности, которые отличают их от котов в соседнем районе или стране? Если есть, то сначала нужно сесть и набросать примерный “дизайн” кота новой породы, описать или нарисовать то, как должна выглядеть новая порода и чем она должна отличаться от беспородных кошек или уже существующих пород. Потом начинается самое сложное: отобрать котов (и кошек) с примечательной внешностью и начать их скрещивать между собой в попытке достичь желаемого результата. А как же название новой породы? Очень просто: называйте в честь географической области, откуда родом коты (и кошки) основателей.

Не только сиамская кошка, но все самые первые и не только породы создавались таким способом: персидская (длинношерстные кошки из Ирана с немного курносым личиком), мэнкс (бесхвостые кошки с острова Мэн), турецкая ангора и турецкий ван (длинношерстные белые[99] кошки и кошки с большими белыми пятнами из Турции), японский бобтейл (короткохвостые кошки из Японии и Китая) и еще много других пород.

В некоторых случаях эти породы не только брали начало от котов и кошек с определенной территории, но еще и несли какую-нибудь уникальную для этого региона мутацию. Из-за таких ярких, бросающихся в глаза особенностей и роста популярности некоторых пород многие люди стали причислять всех курносых кошек к персидским, всех кошек с сиамской окраской – к сиамцам, а всех белых кошек стали называть ангорскими (к слову, мутация белого окраса не является уникальной для ангорских кошек). Мэнксы, турецкие ваны и другие породы избежали такой участи, потому что ни тогда, ни сейчас не обладали широкой известностью.

Не все из этих древних кошачьих пород выглядят сейчас так же, как выглядели, допустим, 100 лет назад. Первые персы были слегка курносы, а у современных персов нос располагается на одном уровне с глазами. Менее популярные мэнксы, турецкая ангора и турецкий ван, японский бобтейл и другие породы сейчас выглядят приблизительно так же, как и 100 лет назад. Как будто популярность толкает породу на путь к изменению, а отсутствие таковой консервирует и сохраняет первоначальный облик.

Помимо персидских и сиамских кошек к одной из самых древних пород еще часто относят британских кошек (вкл., илл. 3, 4, 5, 13), правда, понятие древности сильно разнится от котовода к котоводу. Самые оголтелые считают, что британские кошки на Британских островах существовали за несколько тысяч лет до нашей эры (сейчас вы уже все знаете про котиков в Британии). Более умеренные прослеживают корни этой породы вплоть до Римской империи, откуда легионеры на кораблях завезли своих кошек на Британские острова. Из Рима кошки выплыли, будучи римскими, или романскими, а в Британию попали уже британскими! Чудеса. Это к вопросу о том, что такое порода. Как видите, даже котоводы не могут определиться, что же это такое.

Официальная история британских кошек началась не две тысячи лет назад, а всего сто пятьдесят: в 1871 году в Лондоне. Правда, из-за того, что в те времена понятие “порода кошек” было еще более расплывчатым, чем сейчас, британских кошек на той выставке представили под видом русской голубой261. Согласитесь, заморские названия всегда звучнее родных, к тому же у обеих пород тогда была одна и та же окраска – равномерно голубая (вкл., илл. 3). Позже породы постарались разделить. Кошек, что постройнее и похудее, записали в русские голубые, а тех, что потолще и пощекастей, – в британские. Первая и Вторая мировые войны поставили британских кошек под угрозу вымирания262. Возрождение породы началось в 1950-е годы. Для этого широко использовались персидские кошки, поэтому современные британцы во многом являются их производными.

Если с происхождением британских кошек более-менее понятно, то вот происхождение их худосочных коллег, русских голубых, окутано тайной. Русские голубые кошки – это изящные короткошерстные кошки однотонного серо-голубого цвета. Примерно такой оттенок имеют дождевые тучки.

Есть туманные сведения, что эту породу вывели в Архангельской губернии в незапамятные времена и будто бы пару таких кошек подарил Иван Грозный английской королеве Елизавете I во время его неудачного к ней сватовства263. Даже если первые русские голубые в самом деле были привезены с территории нашей страны, дальнейшим их разведением занимались в основном котоводы в Северной Европе. После Второй мировой

Не только русские голубые в дальнейшем обзавелись разными модными окрасами. Британские кошки тоже недолго оставались голубыми. Последующая селекция и скрещивание с другими породистыми и беспородными кошками добавили прежде короткошерстным британцам длинную шерсть и большое разнообразие в окрасках, включая несколько оттенков золотого (подробнее про генетику золотого окраса читайте в главе 3). Они имеют разную стоимость, поэтому очень важно точно определить, какой именно оттенок золота имеет та или иная кошка. В ход идут мельчайшие детали: цвет шерсти вокруг носа, подушечек лап, кончика хвоста и т. д. Порой о том, высветленные или выбеленные пальцы у котенка, ведутся длинные дискуссии, поднимается родословная, прикладываются фотографии пальцев двоюродных дядюшек и тетушек, вспоминаются имена кошачьих судей, которые оценивали родителей котенка, и их слова про окраску пальцев. Впору заводить кошачьих барристеров для ведения дел в Высоком Суде об оттенках золотого!

Как вывести свою породу: гибридизация “старых” пород

Вернемся к созданию пород. Допустим, вам не повезло и кошки в вашем регионе не обладают выдающейся внешностью, зато вы вдруг обнаружили кошку с уникальной мутацией. Берете эту мутацию, а остальной вид кошки выдумываете, как вам хочется. Так создавались уже известные вам кудрявые селкирк-рексы, лысые канадские сфинксы (глава 4), шотландские вислоухие (глава 5) и некоторые другие породы.

Что же делать, если вам совсем не повезло? Нет ни интересных кошек, ни уникальных мутаций. На такой случай есть один беспроигрышный вариант: берете старые породы и на их основе создаете новые.

Пятидесятые годы XX века выдались урожайными на новые кошачьи породы. Пожалуй, самой распространенной породой для экспериментов стала сиамская кошка. Если взять пушистость и курносость перса и добавить к ним сиамский окрас, то получатся… гималайские кошки! Впервые перса с сиамцем скрестили в 1936 году ученые из Медицинской школы Гарварда264. Оригинального названия новой породе они не придумали, поэтому единственный котенок, в котором сочетались желаемые признаки, шел под кодовым именем “сиамо-персидский”. Однако время гималайских кошек еще не настало, и тот эксперимент закончился ничем.

Приблизительно в одно и то же время предприняли две независимые попытки скрещивания персов с сиамцами. В Великобритании в 1955 году Управляющий совет любителей кошек зарегистрировал новую породу как “длинношерстный колорпоинт”. В США в 1957 году Ассоциация любителей кошек признала пушистых персов с сиамским окрасом как гималайских кошек265. Так как в обоих случаях новая порода отличалась от персидских кошек только окрасом, то вскоре обе организации низвели ее до статуса “вариация в окраске”. Другие крупные кошачьи организации не стали делать даже этого и просто добавили в список разрешенных окрасок для персидских кошек сиамский вариант.

Продолжаем дальше с сиамскими кошками. Что будет, если заменить окраску сиамских кошек на какую-нибудь другую? Будут ориентальные кошки (вкл., илл. 8, 12). В Англии в 1950-е годы решили добавлять сиамцам новые окраски и для каждой такой окраски создавать новую породу. Так начали возникать породы иностранная белая (англ.Foreign White), гавана (изначально ее назвали ориентальной каштаново-коричневой, англ.Chestnut Brown Oriental) и ориентальная пятнистая. После этого заводчики осознали, что окрасок слишком много, для каждой создавать новую породу будет нерационально, и объединили всех сиамских кошек несиамской окраски в породу ориентальная кошка266.

Создавать новые кошачьи породы можно не только на основе уникальных мутаций окраски шубы, но и на основе уникального цвета глаз!

История кошачьих доминантных голубых глаз

Впервые диковинных голубоглазых кошек нашли в 1980-х годах в США267. Диковинного в них было то, что один или оба голубых глаза сочетались с минимальными белыми пятнами (белым пятном на носу, кончике хвоста или белой манишкой). Новую породу назвали охос азулес, что в переводе с испанского буквально означает “голубые глаза”. Однако вскоре выяснилось, что неизвестная мутация имеет негативный плейотропный эффект. В потомстве от двух голубоглазых кошек рождались как нормальные котята, так и котята с сильными деформациями черепа. Из-за подобных уродств энтузиазм вокруг новой породы быстро утих, и кошки охос азулес ушли в забвение.

Второй виток развития интрига с голубоглазыми кошками получила в 1990-х годах. Очень похожих на охос азулес голубоглазых кошек стали находить сначала на улицах казахских, а потом и российских городов. Новую породу назвали алтайской. В отличие от печально известных охос азулес, при скрещивании двух голубоглазых алтайских кошек никаких уродцев в потомстве не рождалось. Предполагаемые гомозиготные котята имели большие белые пятна, и почти все были глухими. Однако алтайские кошки как самостоятельная порода привлекли мало внимания. До сих пор ее не признала ни одна крупная фелинологическая организация. Но главная особенность алтайских кошек – доминантные голубые глаза – вызвала большой ажиотаж среди котоводов. Очень быстро алтайские голубые глаза из России и Казахстана распространились по миру, но в составе уже устоявшихся кошачьих пород, таких как мейн-куны, британцы, персы, канадские сфинксы и многие другие. В некоторых таких случаях скрещивания с алтайскими кошками не скрывались, в других же внезапное появление голубоглазых котят объясняли чудом генетики.

Главной проблемой, с которой столкнулись заводчики голубоглазых[101] кошек, была невозможность получить здоровых гомозигот, которые бы рождали только голубоглазых котят. В одних питомниках в потомстве от двух голубоглазых кошек всегда наблюдалось расщепление на голубоглазых или разноглазых котят и котят с обычным неголубым цветом глаз. В других питомниках гомозиготы рождались, но были полностью или почти полностью белыми и глухими. Стало ясно, что за доминантными голубыми глазами скрывается не одна мутация, а несколько. Эта загадка окончательно разрешилась только в 2024 году, когда одна за другой вышли четыре статьи, посвященных генетике кошачьих доминантных голубых глаз13, 268, 269, 270.

внутри генаpax3

Оказалось, что доминантные голубые глаза у большинства кошек (но не у всех[102]) вызваны мутациями в генеPAX3, про который мы писали выше. Белок PAX3 занимается тем, что в производных клеток нервного гребня, в основном в меланоцитах, садится на промоторы других генов и регулирует их работу. Без этого белка нарушается координация работы многих генов, что обычно приводит к частичной гибели меланоцитов. У человека мутации в генеPAX3 связаны с синдромом Ваарденбурга, при котором

Что же произошло с кошачьимPAX3? Сразу четыре мутации. По традиции их обозначаютDBE(от англ.Dominant Blue Eyes– “доминантные голубые глаза”). Когда-то у двух разных кошек в один и тот же интрон 4 встроились два разных ретровируса. По иронии судьбы в этом же месте располагался энхансер самогоPAX3. Да, так бывает, что регуляторный участок располагается не где-то рядом или далеко от гена, работу которого он регулирует, а сидит прямо в интроне[103] этого гена. Ретровирусы сломали энхансер в интроне 4, что привело к образованию доминантных аллелейDBECELиDBEALT[104] и резкому падению концентрации белка PAX3 в меланоцитах. Другие две мутацииDBERE[105] иDBEAGO[106] привели к образованию стоп-кодона и синтезу укороченного белка.

У большинства кошек все эти поломки приводят к гибели меланоцитов, которые направлялись в радужку глаза. На основе аллеляDBECELсоздали целую породу, которая и дала название этой мутации, –Celestial(с англ. “небесный”).

На сегодняшний день небесные кошки – это единственная порода, созданная на основе мутацийDBEпутем добавления британским кошкам алтайских голубых глаз. Во всех остальных случаях котоводы стараются вписать голубоглазых животных в уже существующие породы без необходимости проходить долгую и сложную процедуру регистрации новой, в чем им могут и отказать.

Известно, что мутацииPAX3 могут вызывать нарушения слуха. Оценить реальную ситуацию со слухом у кошек с доминантными голубыми глазами затруднительно, ведь в бытовых условиях невозможно отличить глухоту на одно ухо от нормального слуха. Пока обязательную проверку слуха с помощью теста Байера проходят только небесные кошки. Из имеющихся опубликованных данных среди 47 протестированных кошекDBECEL/DBEтолько у трех была глухота на одно ухо. Все трое страдали отитом и имели проблемы со внутренним ухом, так что, возможно, глухота у них была вызвана перенесенной болезнью. Из 14 животныхDBERE/DBEпо результатам теста Байера пять были глухими на оба уха и трое – на одно. Остается неизвестно, какая ситуация со слухом у кошекDBEALT/DBEиDBEAGO/DBE.

скрытый убийца

После открытия мутацийDBEвыяснилось, что среди существующих голубоглазых кошек почти нет гомозигот или гетерозигот, которые несут две разные мутацииDBE. Два котенкаDBECEL/DBEALTродились полностью белыми и глухими. Единственный гомозиготный котенокDBECEL/DBECELродился полностью белым и умер вскоре после рождения, а кошекDBERE/DBEREиDBEAGO/DBEAGOвообще найдено не было. КошкиDBEALT/DBEALTс помощью генетического тестирования пока не были обнаружены, однако, судя по сообщениям от котоводов, они жизнеспособны, хоть и зачастую глухи.

Очевидно, что мутацииDBECELиDBERE– это рецессивные летали, которые в гомозиготе убивают своего носителя. МутацияDBEAGOвозникла совсем недавно, поэтому, возможно, гомозиготы по этой мутации есть, но очень мало и пока они не попадались исследователям. В гетерозиготном состоянии все эти мутации безобидны (кроме риска глухоты), поэтому кошек с доминантными голубыми глазами можно свободно разводить, скрещивая их с обычными кошкамиDBE/DBE.

Злосчастные кошки охос азулес потеряли популярность и вымерли потому, что, скорее всего, мутация, которая окрашивала их глаза в голубой цвет, была не такой смертоносной, какDBECELилиDBERE. Гомозиготные кошки охос азулес рождались уродцами, тогда как гомозиготыDBECEL/DBECELилиDBERE/DBEREне рождаются вовсе или умирают вскоре после рождения.

Нам кажется, что в этом кроется секрет успеха для любой новой мутации: она в гомозиготе должна быть либо безвредной[107], либо летальной. Если гомозиготные кошки рождаются, но имеют ярко выраженные проблемы со здоровьем, как, например, в случае с охос азулес, то такие мутации, скорее всего, отпугнут котоводов[108].

Давайте теперь вернемся к созданию пород. Какой еще есть способ создания новой породы?

Как вывести свою породу: продолжение

Выводить породистых кошек из беспородных, скрещивать их между собой в попытках создать что-то новое, искать кошек с новыми необычными мутациями – все эти способы подразумевают участие только домашних кошек. А разве могут быть какие-то другие кошки? Конечно, могут, как вы знаете из предыдущей главы, ведь у нас есть целый ряд диких кошек для экспериментов.

Самый первый (он же оказался самым удачным) эксперимент по скрещиванию домашних и диких кошек провела Джин Мил в Калифорнии. По легенде, путешествуя по Таиланду в 1961 году, она повсеместно встречала там торговцев, предлагающих туристам пойманных из дикой природы котят бенгальской кошкиPrionailurus bengalensis. Джин так вдохновилась экзотической раскраской этих котят, что у нее появилась мечта вывести породу кошек, которые бы выглядели как дикие, но вели бы себя как домашние.

Как вы уже знаете, мечта Джин сбылась. Сложно сейчас найти человека, пусть даже далекого от кошачьего мира, который не знал бы породу бенгальская кошка (вкл., илл. 22). Кстати, помните про способы выведения новых пород, о которых мы писали чуть выше? Казалось бы, какую же новую породу можно сделать на основе бенгалов? Добавить им длинную шерсть! Длинношерстные бенгалы и без дополнительных усилий изредка появлялись. Причиной тому были беспородные домашние коты и кошки, с которыми скрещивали первых представителей этой породы. Очевидно, что среди них могли затесаться носители мутаций длинной шерсти (подробнее про шерсть читайте в главе 4). Пушистых бенгальских кошек выделили в отдельную породу – кашемир, или бенгальская длинношерстная. Правда, пока не все кошачьи организации признали новую породу.

После бенгальских кошек один за другим энтузиасты брались за создание новых пород путем скрещивания с разными дикими кошками, но повторить успех бенгалов пока не удалось никому. Да, были созданы такие породы, как, например, чаузи (гибрид домашней и камышовой кошкиFelis chaus) или саванна (гибрид домашней кошки и африканского сервалаLeptailurus serval), но они до сих пор остаются очень редкими, и мало какая кошачья организация признает эти породы.

Как вы видите, создание пород начинается либо с горстки беспородных кошек, либо с горстки уже породистых кошек, которые и сами когда-то начинали с беспородных. Поэтому гадать о том, какой породы подобранный вами с улицы котенок, достаточно бессмысленно. В случае наличия у него каких-то уникальных мутаций вроде висячих ушей можно сказать, что кто-то из его предков был породистым. Тем не менее большинство мутаций не являются таковыми. Например, длинная белая шерсть никак не связывает вашего котика с ангорской породой, а длинные пучки шерсти

Даже генетики никак не могут помочь в вопросе определения породы.

Во-первых, что такое 50–100 лет на уровне ДНК? Это ничтожно короткий срок, чтобы внутри разных пород накопилось достаточное число уникальных мутаций (маркеров), по которым эти породы можно друг от друга отличить. К тому же некоторые кошачьи породы – это производные от более старых пород.

Во-вторых, отдельные породы до сих пор можно скрещивать с беспородными кошками! При этом котята, рожденные от такого мезальянса, будут иметь родословные и считаться породистыми. Котоводы были вынуждены пойти на такой шаг из-за малочисленности некоторых пород. По этой причине они не используют термин “чистопородный”, который так часто мелькает в речах собаководов или коневодов, а заменяют его термином “породистый”.

В-третьих, породистые кошки – это всего лишь 1–5% от всей кошачьей популяции, поэтому зачастую генетикам просто не хватает кошек, чтобы подобрать адекватные маркеры.

В-четвертых, большинство отличительных особенностей кошачьих пород (длинная шерсть, сиамская окраска и пр.) – это всего лишь однонуклеотидные замены, тогда как все остальные районы ДНК во многом остаются такими же, как и у беспородных котиков.

Несмотря на то, что генетики не могут достоверно отличить одну породистую кошку от другой или разобрать, какие именно породы намешаны в метисе, не спешите сбрасывать их со счетов! Кое-что они все же могут сделать: определить, откуда родом ваша кошка. Правда, здесь тоже стоит сделать поправку: географический регион будет очень широким.

В зависимости от того, какие именно кошки и из каких уголков мира анализируются, они будут по-разному группироваться между собой. Две самые большие кошачьи популяции выделяются во всех работах – это кошки Европы (включая Америку и Австралию) и кошки Юго-Восточной Азии (Китай, Таиланд, Мьянма и пр.). Именно от этих двух кошачьих популяций произошло большинство современных кошачьих пород. Иногда отдельно выделяют кошек Малой Азии (Египет, Турция, Израиль) и Африки243.

Интересно, что не все современные кошачьи породы оказываются родственниками беспородных кошек из соответствующих регионов. Например, даже если первых персидских кошек действительно привезли из Ирана, современные персы – это родственники европейских кошек. Похожая история произошла с японскими бобтейлами. Они имеют генетические маркеры, свойственные и кошкам Европы, и кошкам Юго-Восточной Азии. Разведением этих двух пород занимались в основном заводчики из Европы и Америки, и, очевидно, для формирования этих пород они использовали местных беспородных кошек, что привело к “европеизации” этих пород на генетическом уровне.

Несмотря на всю эту чехарду с породами, в реальности заводчики довольно успешно занимаются не только выведением новых пород, но и сохранением и постоянным улучшением старых. Как у них это получается? Вам невероятно повезло, ведь один из авторов этой книги – это самый настоящий котовод, и сейчас мы вам покажем изнанку кошачьего породного разведения.

Современное котоводство

Как мы уже писали, главное направление в разведении кошек задал еще Харринсон Вейр. Сейчас существует несколько крупных (и еще несчетное множество мелких) фелинологических организаций. В основном они занимаются бюрократией: утверждают стандарты пород и изменения[109] в эти стандарты, выдают документы (родословные и выставочные сертификаты), готовят судей для кошачьих выставок и проводят сами выставки.

Так сложилось, что в России подавляющее большинство котоводов работают под эгидой Всемирной кошачьей федерации (назовем ее ВКФ). ВКФ устроена так, что ее рабочей единицей является не отдельный заводчик, а клуб – объединение группы заводчиков обычно в рамках какого-то населенного пункта. Только руководитель клуба общается напрямую с руководством ВКФ и имеет право голоса при обсуждении каких-то важных вопросов, например о признании новой породы. В других системах, например в Международной кошачьей федерации, клубы играют второстепенную роль, а членами этой федерации являются напрямую сами заводчики.

Помимо бюрократии фелинологические организации также диктуют правила разведения и содержания племенных кошек и котов. Например, ВКФ запрещает получать от кошки больше двух пометов в год, а также отдавать котят до того, как они достигнут возраста 12 недель. Отдельные клубы ВКФ могут устанавливать дополнительные правила. Например, они могут ужесточать требования ВКФ и разрешать получать от кошки только два помета за три года или не допускать к разведению котов и кошек, которые ни разу не были на кошачьих выставках.

Как мы писали, единственным доказательством породности кошки является родословная. В нее вписаны не только кличка животного, его окрас, дата рождения и имя заводчика и питомника, но также имена и окрасы его родителей, бабушек и дедушек вплоть до четвертого, а иногда и до пятого колена. Котята получают родословную, только если у обоих родителей она есть и оба родителя принадлежат к одной и той же породе или к разным при условии, что ВКФ разрешает скрещивать их между собой.

Отдельное место в котоводстве занимают выставки. С 1871 года они эволюционировали и разделились на два типа по формату проведения: американские и европейские. Выставки ВКФ проводятся по европейской системе. Главная разница между этими выставками заключается в том, что американские выставки – это необязательное для заводчиков мероприятие, поэтому главной их целью становится соревнование между заводчиками. На таких выставках чемпионский титул получают только лучшие кошки из присутствующих. Так как состав участников постоянно меняется от выставки к выставке, то и уровень конкуренции будет меняться.

В европейских выставках титул присуждается не лучшим животным со всей выставки, а лучшему животному в определенной породе и в определенном окрасе. Выполнить это условие значительно легче, чем соревноваться сразу со всеми кошками на выставке, поэтому чемпионские титулы по европейской системе – это скорее не достижение, а констатация соответствия кошки стандарту породы. Однако элемент соревнования в европейских выставках тоже присутствует. Например, в финальном шоу, которое проводится в самом конце выставочного дня, участвуют только лучшие кошки со всей выставки, и по его итогу выбирают и награждают лучших из лучших.

В европейской системе для получения высоких титулов важную роль играет география. Например, чтобы получить высший титул “чемпион мира”, кошка или кот должны побывать на выставках в трех странах, расположенных на двух континентах! К счастью, континент Евразия в терминах котоводов разделяется на два континента – Европа и Азия – и граница проходит по западной части России.

В отличие от собачьих выставок, на которых собак и их владельцев заставляют пробежаться по рингу, на кошачьих выставках кошки никуда не бегают. Более того, очень нежелательно, если на выставке кошка куда-то бежит. На кошачьих выставках кошки большую часть времени лежат в своих выставочных палатках и спят, поэтому посетители обычно смотрят либо на спящих взрослых животных, либо на играющих котят.

В течение

Помимо экспертиз и получения оценок на титул на выставках ВКФ еще проходят разные ринги и шоу. Кроме кошек в палатках, это единственное развлечение, которое доступно посетителям и участникам выставки. В отличие от финального шоу в конце дня, в котором участвуют все кошки и коты, за участие в рингах и шоу в течение дня нужно платить отдельно, поэтому победы на них ценятся немного меньше.

Победы на выставках мало важны для обычных покупателей котят. Однако с их помощью заводчики повышают свой престиж среди других таких же заводчиков. Тем не менее в котоводство приходят разные люди с разными целями, и не у всех заводчиков стоит цель получить самых красивых кошек и занимать первые места на всех выставках, что, безусловно, очень приятно, но еще и очень сложно. Многие заводчики стараются хотя бы не испортить породу и главной целью ставят получение удовольствия от общения с кошками и потенциальными владельцами котят.

Котоводы – очень скромные люди. Они не только не называют породы кошек своими именами, но еще и порой отрицают свою причастность к созданию породы. Например, многие породы рекламируются как аборигенные, то есть созданные природой без участия человека. Все, что сделал человек в этом случае, – это распечатал этим кошкам родословную.

Однако развитие биологии и конкретно генной инженерии идет к тому, что скоро котоводам предложат новый способ создания пород – генно-инженерный. О нем мы поговорим в следующей главе.

Эпилог

Золотистые лучи солнца скользнули по шелковым шторам, разбудив Буцефала Таежного Тигра. Он потянулся на ортопедическом матрасе, вшитом в дизайнерскую лежанку из экокожи, и зевнул, демонстрируя идеально белые клыки. Автоматическая шторка медленно поднялась, открывая вид на городской парк – его “дикую” территорию.

На кухне уже ждал завтрак: лосось из Норвегии, порубленный вручную, с каплей трюфельного масла. Хозяйка в шелковом халате почесала Буцефала за ухом, пока он ел. “Мур-мур-прайд”, – мурлыкал он, переводя взгляд на автоматическую поилку с фильтрованной водой, подсвеченную как арт-объект.

После завтрака – гимнастика. Буцефал запрыгнул на когтеточку из сандалового дерева, отточил когти и устроил засаду за диванной подушкой. Его добыча: механическая мышь на солнечных батареях. Пять минут яростных атак – противник побежден! Усталый хищник рухнул на подогреваемый коврик, включив режим массажа.

Грумер приехал к обеду. Буцефала расчесали щеткой из щетины кабана, подровняли когти алмазной пилкой и нанесли на шерсть органический спрей с ароматом лаванды. “Ты сегодня просто божественен”, – вздохнула хозяйка, делая селфи для его социальных сетей (*@bucephalus_the_majestic*).

Гости! Буцефал демонстративно улегся на середину стола, пока поклонники гладили его и восхищались янтарным взглядом. Подали десерт: мороженое из козьего молока с беконной посыпкой. Он лизнул разок – достаточно. Человеки сами уберут.

В 3:00 ночи Буцефал решил, что пентхаус слишком тих. Он носился по коридорам, сбивая хрустальные вазы и размахивая хвостом, как флагом восстания. Потом разбудил хозяйку, тычась в лицо: “Открой консервы. Нет, другие. Нет, те самые, с лобстером”.

Казалось бы, человек подарил Буцефалу все: от алмазной пилки для когтей до аккаунта в социальных сетях. Но что, если он сможет подарить ему больше? Гены, продлевающие жизнь втрое. Шерсть, светящуюся в темноте. Или даже способность говорить – не “мур-мур-прайд”, а настоящими словами.

Глава 15

Кошкодевочка и кототехнологии

Пролог

Недавно один из нас получил вот такое письмо.

Уважаемый Павел Михайлович! Прошу вас оказать посильную помощь в моей научной работе, которую я веду после окончания магистратуры МГУ им. Ломоносова, факультет космических исследований, специальность “Государственное управление в космической отрасли”. Для моего исследования требуются данные о сравнении ДНК кошки и ДНК человека, меня интересует любая информация и в любом объеме, в любом виде, о том, в чем наши ДНК совпадают, в чем отличаются, как это выглядит,ЕСЛИ ИХ НАЛОЖИТЬ ДРУГ НА ДРУГА. Я прочла ваши статьи и материалы, которые есть в свободном доступе, мне очень нравится ваш внимательный подход и верность выбранной теме исследования, рассчитываю на вашу помощь.

С уважением, Фамилия, имя, отчество и телефон.

Мы уже давно свыклись со славой выдающихся котоведов. Но все равно нам было приятно, что наш “внимательный подход и верность выбранной теме исследования” любезны народу. Однако совместить гомологию между кошкой и человеком с одной стороны и государственное управление в космической отрасли с другой нам как-то не удавалось. Поэтому я медлил с ответом. Но космическая управляющая не дремала. На следующий день она позвонила в нашу лабораторию и строго спросила, получили ли мы ее письмо. Пришлось признаться, что да, получили. Тогда она еще более строго спросила, отчего мы не отвечаем. Мы попытались оправдаться, что вообще у нас есть и другие дела. Она это поняла в том смысле, что овес нынче дорог, и спросила, готовы ли мы выполнить для нее частное исследование. Нам бы тут поторговаться, но мы малодушно отказались от этого предложения и посоветовали ей самой нагуглить нужную (зачем?!) информацию. Тут она поняла, что с нами каши не сваришь, и дала отбой.

Тогда мы решили погуглить нашу управляющую космической отраслью и с удивлением обнаружили, что она, несмотря на свой юный возраст, работает главой в космическом консорциуме. Этот ее консорциум собирается строить новую космическую станцию взамен утопленного “Мира”. Хотя станция еще не построена, консорциум уже заключил договор с трансгуманистической корпорацией, которая планирует хранить глубоко замороженные головы усопших клиентов (криопациентов) до того светлого дня, пока наука не научится криомозги оживлять (в реале или виртуале). Корпорация и договорилась с консорциумом, что тот будет запускать эти головы в криокапсулах на наноспутниках[111] на выбранную заказчиком орбиту[112]. Они уже даже составили прейскурант. Запуск мозгов обойдется в 250 тысяч долларов. Стоимость отправки тела крионированного

Наши мозги (пока не крионированные) от таких перспектив просветлели и наконец поняли, зачем космическому консорциуму нужно наложить друг на друга ДНК кошки и ДНК человека. На кого равняются наши космические консорциумы с корпорациями? Кого они норовят догнать и перегнать? Правильно, Илона Маска!

Ну конечно же, они решили создать кошкодевочку раньше, чем злодейский Илон Маск сделает свою! Пока он там обсуждает со своим фанклубом, стоит ли делать кошкодевочку-робота[113], наш консорциум, как мы подозреваем, планирует создать генномодифицированного супергероя.

Давайте пока оставим на совести консорциума этические проблемы этого проекта (если мы правильно поняли ход мыслей его главы). Обсудим, что могут сделать с кошками современные геномные и клеточные технологии.

Клонированные коты

Современный мир полон клонированных животных. Все началось с овечки Долли в 1996 году. За ней последовали клонированные мыши, коровы и прочие копытные. На сегодняшний день клонировано более 20 видов животных, включая муху дрозофилу, верблюда и два вида мартышек.

Суть клонирования заключается в том, что из оплодотворенной яйцеклетки удаляют ее собственное ядро и вносят ядро специализированной соматической клетки. В случае Долли это была клетка молочной железы. Эта процедура приводит к совершенно поразительным результатам. Попав в цитоплазму яйцеклетки, соматическое ядро как будто окунается в фонтан молодости. Оно забывает о своем прошлом, о множестве делений и специализаций, которые оно прошло в прошлой жизни, стирает все метки, напоминающие об этих событиях, и оказывается готовым дать чистый старт новой жизни.

Рис. 15–1.Происхождение Копирки.

Первая клонированная кошка по имени CC(Carbon Copy),или Копирка, появилась на свет в 2001 году271. Материалом для копирования послужили ядра питающих клеток яичника черепаховой кошки с белым пятном по имени Радуга (рис. 15–1).

Наши читатели уже достигли 80-го левела в своих генетических скиллах, и для них не составит труда определить генотип Радуги. Если она черепаховая, то, стало быть, одна ее Х-хромосома содержала аллель рыжей окраски, а другая – нормальный аллель. Наши читатели также помнят, что в ходе развития кошек (и самок всех остальных плацентарных млекопитающих) одна из Х-хромосом инактивируется, и в результате в каждой клетке тела работает только одна из них. В части пигментных клеток Радуги инактивировалась нормальная Х-хромосома, а в остальных – мутантная, несущая аллель рыжей окраски. В тех районах шкурки, где большинство пигментных клеток несли активную мутантную хромосому, выросла рыжая шерсть, а в остальных – нормальная. Кроме тех районов, где шерсть была вовсе не окрашена. На груди у Радуги было большое белое пятно. Из этого мы заключаем, что была она гетерозиготой по аутосомному генуWs,который тормозит миграцию пигментных клеток. До груди Радуги пигментные клетки не дошли. Никакие не дошли, ни нормальные, ни рыжие. Оттого ее грудь осталась белой.

Из яичника Радуги выделили питающие клетки. Из яйцеклетки микропипеткой удалили ядро и заместили его ядром, выделенным из питающей клетки. Реконструированную яйцеклетку стимулировали к развитию электрошоком и трансплантировали в матку серой, полосатой, без рыжих и белых пятен суррогатной матери. В должный срок родилась Копирка.

По генотипу она была точной копией Радуги – донора соматического ядра, но по фенотипу отличалась от оригинала: у нее не было рыжих пятен. Авторы статьи о создании Копирки довольно уклончиво объясняли это отличие копии от оригинала: “Характер пигментации у многоцветных животных определяется не только генетическими факторами, но факторами развития, не контролируемыми генотипом”. Это можно понимать как угодно.

Мы это поняли так. В питающей клетке, из которой было взято ядро для создания Копирки, была инактивирована Х-хромосома, несущая аллель рыжей окраски, а нормальная Х-хромосома была активна. Мы с вами уже говорили о том, что состояние Х-хромосомы стойко передается в ряду соматических клеток. В случае с Копиркой интересно то, что перенос ядра соматической клетки в яйцеклетку не привел к реактивации Х-хромосомы. Следовательно, процедура клонирования не привела к полному репрограммированию[114] ядра.

Павел Бородин все это понял, как только прочитал статью про Копирку. Но журналы тогда были бумажные и приходили в Россию небыстро. Этот журнал пришел через год. Поэтому, когда Бородин послал комментарий про свое понимание в журналNature,где была опубликована статья про Копирку, то журнал его поблагодарил, но печатать комментарий не стал, потому что с момента публикации прошел уже год. Из деликатности редактор не спросил, не хочет ли Бородин прокомментировать “Происхождение видов”.

Журнал, конечно, поступил неправильно. Потому что ответ на вопрос о том, почему Копирка не имела рыжих пятен, касается не только Копирки и не только кошек. Эта история показывает, что при переносе ядра соматической клетки в яйцеклетку не происходит полного репрограммирования генома. Некоторые метки сохраняются. Дальнейшие исследования на мышах и коровах надежно подтвердили этот вывод. Может быть, именно с неполным репрограммированием и связаны проблемы со здоровьем и размножением у некоторых клонированных животных. Правда, Копирка обладала завидным здоровьем. Она прожила долгую (18 лет) и счастливую жизнь. В 2006 году она произвела естественным путем трех живых котят и одного мертвого котенка.

История со второй клонированной кошкой (на самом деле это был кот по имени Маленький Ники) вообще загадочная. Про нее мы знаем не из научных статей, а из статьи в газетеGuardian272. Согласно этой статье, у женщины по имени Джулия (40 лет) умер любимый мейн-кун по имени Ники (17 лет). Она отправила образцы его кожи генным инженерам компании, которая до этого клонировала Копирку. Те растворили внешнюю оболочку ядра клетки покойного Ники и удалили некоторые регуляторные белки, связанные с его хромосомами. После этого клетку с растворенной ядерной оболочкой соединили с донорской яйцеклеткой, из которой предварительно удалили собственное ядро. Дальше все было по той же схеме, что и с Копиркой, и в срок родился Маленький Ники. Он, по словам Джулии, был точной копией большого Ники. “Когда Маленький Ники зевнул, я даже увидела два пятна у него во рту – прямо как у Ники”, – сообщила она корреспондентуAssociated Press. “Маленький Ники любит воду, как и Ники, и он уже прыгнул в ванну, как это делал Ники”.

Нам эта история кажется очень мутной – деталей нет, эксперты сомневаются в том, что можно сохранить живое ядро в кусочке кожи без специальных процедур, и еще сильнее сомневаются в реальности клонирования из мертвых тканей.

Немедленно после смерти структура ядер необратимо нарушается и ДНК начинает деградировать. Поэтому современные клонировщики домашних животных рекомендуют заранее озаботиться сохранением материала для клонирования. Обычно они посылают клиентам пробирку с физраствором и инструкцию о том, как провести биопсию. Клиент возвращает образец в фирму. Там клетки культивируют, замораживают и хранят в

По этой схеме в 2019 году клонировали британского короткошерстного кота Чеснока273. Клетки его кожи культивировали, и в результате переноса их ядер в яйцеклетки нескольких кошек получили 40 эмбрионов. Их трансплантировали четырем суррогатным матерям. Три из них забеременели. У двух случились выкидыши. Третья суррогатная мать через 66 дней после трансплантации родила Чеснока 2.0. Вот такая эффективность клонирования котов достигнута на сегодня. Что касается наружности Чеснока 2.0, то он чуть-чуть отличается от оригинала цветом глаз и отсутствием черного пятна на подбородке. Те из наших читателей, которые еще не забыли историю о том, как формируется окраска кошек и какую роль в этом играет миграция меланобластов, легко найдут объяснения этим несоответствиям.

Клонированием котов люди занимаются, когда им по тем или иным причинам нужно получить точную генетическую копию этих котов. Причины бывают разные. Научные, как в случае с Копиркой, сентиментальные, как в случаях Маленького Ники и Чеснока 2.0, и еще, мы подозреваем, несколько случаев, оставшихся неизвестными. Нам не удалось найти статистику по числу клонированных котов и порядку цен за это удовольствие. Клонировщики собак более откровенны. Одна из фирм, которые этим занимаются, утверждает, что она одна с 2005 по 2015 год клонировала 700 собак по цене 100 тысяч долларов за каждую274.

Слухи о возможности клонирования мертвых животных питают надежды на клонирование давно вымерших животных: мамонтов, саблезубых тигров и прочих животных из “Парка юрского периода” и “Ледникового периода”. Мы полагаем, что эти надежды имеют мало оснований. ДНК – очень хрупкая молекула. Отдельные ее фрагменты, как правило, очень короткие, могут сохраняться десятки и сотни тысяч лет в подходящих условиях (сухо, холодно и стерильно). Но для клонирования нужны не фрагменты, а полностью сохранная ДНК, и не просто чистая ДНК, а ДНК в составе хромосом. Так что на успех возрождения саблезубого тигра путем клонирования пока рассчитывать не приходится. Есть идеи о том, как его воссоздать путем редактирования генома современного тигра, но об этом чуть позже.

На-многое-способные (плюрипотентные) клетки котов

Кроме научного и сентиментального клонирования существует еще терапевтическое клонирование. В этом случае клонируют не весь организм, а его клетки определенного типа. Например, кроветворные клетки. Понятно, зачем это нужно. В случае раковых заболеваний крови радикальное исцеление возможно, если целиком элиминировать собственные кроветворные клетки (облучением или химиотерапией) и заместить их здоровыми донорскими клетками. Но подбор донора со сходным геномом – это огромная и очень дорогая проблема. Идеальным было бы замещение раковых клеток больного его же клетками, но здоровыми.

Вот только где их взять: свои, но здоровые? Как вы помните, процесс развития человека и кошки начинается с оплодотворенной яйцеклетки, которая, простите за тавтологию, способна развиться в человека или в кошку соответственно. Зигота делится, и ее дочерние, внучатые и правнучатые клетки, если их микрохирургически разделить, еще сохраняюттотипотентность– способность развиваться в целый нормальный организм. Дальше, по мере развития, клетки начинают специализироваться и утрачивают тотипотентность. Однако они еще некоторое время сохраняютплюрипотентность– способность давать начало многим типам клеток. Если плюрипотентные клетки извлечь из одного эмбриона и внести в другой, то образуется химера – мозаичное животное, состоящее из смеси клеток двух организмов. Плюрипотентные клетки можно долгое время поддерживать в культуре, тормозя их дифференцировку определенными белками. Если эти белки убрать, то плюрипотентные клетки начинают дифференцироваться во что попало, образуя так называемыеэмбриоидные тельца,в которых мышечные клетки сердца могут соседствовать с клетками мозга и клетками кишечника. Добавляя специфические белки, можно запускать дифференцировку плюрипотентных клеток в нужном направлении и получать из одной и той же колонии клоны нейронов, мышечных клеток, клеток кожи и т. п. Эти клоны потом можно трансплантировать во взрослый организм и замещать поврежденные группы клеток. В особых условиях из них можно вырастить даже мини-органы: мини-мозг, мини-почку, мини-кишечник.

Это все, конечно, замечательно и духоподъемно, но много ли в этих упражнениях пользы, если для применения нужно, чтобы клетки были идентичны клеткам пациента, чужие не подойдут? А из пациента их не получить, потому что эмбрионом он был много лет назад, и вообще из одного эмбриона можно получить либо пациента, либо культуру клеток.

В 2006 году эту проблему решили японский ученый Синъя Яманака и его аспирант Казутоси Такахаси. Они показали, что дифференцированные соматические клетки можно превратить в плюрипотентные, активировав в них несколько транскрипционных факторов275. За это свое гениальное решение Яманака получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине. И абсолютно справедливо, потому что оно открыло новую эру в биологии, фармакологии и регенеративной медицине.Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки(ИПСК) могут быть получены от пациентов с болезнетворными мутациями и использованы для моделирования этих заболеваний, для тестирования лекарств. Сейчас, когда открылась возможность направленного редактирования этих мутаций (об этом чуть ниже), здоровые клоны их производных, дифференцированных в нужную ткань, можно использовать в заместительной терапии.

У кошек тоже удалось получить ИПСК276. Мы не уверены, что их будут использовать для заместительной терапии, уж больно это дорогое удовольствие. Но кошачьи ИПСК точно пригодятся для изучения механизмов кошачьих наследственных болезней, которых, как вы уже знаете, огорчительно много. ИПСК будут, безусловно, полезными для тестирования реакции кошачьих клеток на вирусные и бактериальные инфекции, для тестирования лекарств против этих болезней.

ИПСК получили не только для кошек, но и для их величественных родственников, находящихся на грани вымирания: бенгальского тигра, африканского сервала, американского ягуара277и снежного леопарда278. Эти клетки предполагается сохранять для последующего репродуктивного клонирования. Они же могут пригодиться для воссоздания саблезубых тигров, о котором мы говорили выше.

Трансгенные коты

Клонирование давно уже перестало быть самоцелью. Оно стало этапом в создании трансгенных и генетически модифицированных животных. В том число ГМ-котов.

Первых трансгенных котят сделали в Южной Корее в 2004 году. Статью об этих котах опубликовал в 2007 году журналBiology of Reproduction(“Биология размножения”)279. Авторы этой работы выделили клетки соединительной ткани – фибробласты – из кусочка уха белой ангорской кошки по имени Бродяжка. Фибробласты Бродяжки культивировали в питательной среде, куда добавили ретровирус, в который предварительно вставили ген красного флуоресцентного белка. После того, как ретровирус проник в ядра фибробластов и встроился в хозяйскую ДНК, ученые под флуоресцентным микроскопом отобрали

Самая очевидная мишень для трансгенеза – это гены устойчивости к болезням. Коты, как и люди, страдают от синдрома приобретенного иммунодефицита. И у котов, и у людей эту болезнь вызывают очень сходные друг с другом вирусы FIV (вирус иммунодефицита кошек) и HIV–1 (вирус иммунодефицита человека). Размножение этих вирусов в организме могут ограничить или вовсе предотвратить определенные белки. Ген одного из таких белков, TRIMCyp макаки резуса, внесли в яйцеклетки кошек281. Чтобы следить за успешностью интеграции трансгена в кошачий геном, его сшили с геном зеленого флуоресцентного белка.

Обратите внимание на разницу в подходах. В предыдущей работе ген красного белка сначала вносили в ядра фибробластов, потом выбирали трансформированные ядра и ими уже заменяли ядра яйцеклеткок, то есть прибегали к процедуре клонирования, эффективность которой до сих пор крайне низка. Сейчас клонирование заменили прямой инъекцией трансгенов в мужское или женское ядро (пронуклеус) только что оплодотворенной яйцеклетки. Эффективность такого подхода выше.

Эта процедура тоже требует ювелирной микрохирургии и не дает стопроцентной гарантии. Мало внести трансген в ядро. Нужно, чтобы он встроился в хозяйскую ДНК. Но и встройка сама по себе ничего не гарантирует. Геномы млекопитающих за миллионы лет войны с ретровирусами выработали множество механизмов их обезвреживания. Один из них – отключение транскрипции чужеродной ДНК, и в особенности многократно повторенной ДНК. Они даже собственные повторы на всякий случай отключают, навешивая на их нуклеотиды специальные блокаторы транскрипции, а потом еще плотно упаковывая хромосомными белками. Трансгены дают клеточным охранникам все основания для тревоги. Они очевидно чужие, потому что приходят в составе вирусной частицы. Более того, они часто встраиваются кассетами, чем еще больше раздражают охрану. И тем не менее из тысяч введенных трансгенов всегда находятся такие, которые ускользают от охраны и, когда приходит их время, начинают работать в правильном месте.

Трансгены белка – подавителя вируса кошачьего иммунодефицита успешно преодолели все эти препоны. Конечно, это произошло не во всех обработанных яйцеклетках. Видимо, не все яйцеклетки с интегрированным трансгеном смогли имплантироваться в матки суррогатных матерей. Как бы то ни было, две из пяти матерей родили двух котов и одну кошечку. Все они светились зеленым светом в ультрафиолете. Значит, трансген успешно встроился. Анализ ДНК котят показал, что генTRIMCypмакаки резуса присутствует в их геномах. И, наконец, их клетки могли успешно подавлять размножение вируса кошачьего иммунодефицита. Из чего следует, что трансген нормально транскрибируется и транслируется в защитный белок. Более того, потомки трансгенных котят унаследовали устойчивость к вирусу кошачьего иммунодефицита и светимость в ультрафиолете, что особенно приятно.

Дизайнерские коты

Авторы статьи про первых трансгенных котов предсказывали, что эта технология может быть полезна для создания дизайнерских котов. Тут они как в воду глядели.

Сейчас мы вплотную подошли к созданию дизайнерских котов – получению животных с заранее запланированными свойствами. Весь инструментарий у нас уже есть. Сейчас мы умеем не только вшивать в геном животных чужие гены и создавать трансгенных котов, но и научились редактировать их собственные гены. Технология CRISPR/Cas9[115] и ее модификации позволяют целенаправленно вносить изменения в нужные участки генома, менять кошачьи гены в нужном нам направлении.

Какие изменения нам нужны? Нет уж, сначала давайте решим, какие изменения нам не нужны. Нам точно не нужны изменения, которые принесут страдания “отредактированным” животным. Поэтому никаких карликов, никаких кошачьих мопсов мы делать не будем. Гигантов тоже. Во-первых, потому что они и так уже есть – посмотрите на мейн-кунов! А главное, потому что размер тела, как и многие другие количественные признаки, контролируется многими генами, каждый из которых вносит в признак ничтожный вклад. Такие признаки мы вполне успешно меняем отбором. Редактировать же множество генов, их контролирующих, крайне накладно и практически бесполезно. Поэтому мы должны понять, чего хотим, и точно выбрать мишени: известные гены с сильными фенотипическими эффектами.

Самая очевидная цель для трансгенеза и редактирования – это создание гипоаллергенных котов. Ген для редактирования здесь известный и удобный:Fel d1.

Один из первых проектов по редактированию кошачьего генома был направлен на получение гипоаллергенных котов. Аллергия на кошек – это очень серьезная научная, медицинская и эмоциональная проблема. Каждый седьмой ребенок страдает аллергией на кошек. При этом главным аллергеном оказывается вовсе не шерсть. Лысые кошки, вопреки распространенному мнению, также аллергенны, как и длинношерстные. Главный, хотя и не единственный, кошачий аллерген – это белок с интригующим названием секретоглобин Fel d 1282. Он ответственен за 96% аллергий на кошек. Выделяют этот секретоглобин в основном сальные железы на коже, а также слюнные, слезные и анальные железы. Вылизываясь, коты равномерно распределяют белок по всему телу, а оттуда он попадает в воздух, и, будучи весьма легким и летучим, может оставаться в воздухе в течение нескольких часов. Говорят, ветерком его заносит аж в Арктику. При этом он страшно липкий и хорошо растворим, поэтому легко впитывается в кожу кошковладельцев, в их одежду и мебель и остается там надолго. Одним словом, чума.

Коты – гораздо более эффективные продуценты секретоглобина, чем кошки. Кастрация кота помогает снизить его выделение до кошкиного уровня, что указывает на вовлеченность тестостерона в этот процесс. Кастрация кошек ничего не меняет. Ходят слухи о межпородных различиях в кошачьей аллергенности. Вроде бы сибирские, балинезийские, абиссинские, а также разные рексы производят меньше Fel d 1, чем другие породы. Но это все интернетные легенды. Ни одной приличной статьи в научных журналах на этот счет нет. В тезисах конференции Американской академии аллергии, астмы и иммунологии появлялось сообщение о том, что темные коты в 6,1 раза более аллергенны, чем светлые, да и оно было немедленно опровергнуто в статье новозеландских исследователей283.

За создание ГМГА (генетически модифицированных гипоаллергенных) котов взялась генно-инженерная фирма “Аллерка”. Она обещала выключить (дословно:to silence– “заставить замолчать”) вредный генFel d1.

Ген можно выключить на уровне трансляции или банально выпнуть(knock-out)его из генома. Это самый радикальный способ – взять и сломать вредный ген прямо в зиготе, внеся в него разрывы с помощью системы CRISPR/Cas9. Но в 2005 году, когда началась

Раньше всех нашли способ подавления трансляции путем введения в клетку антисмысловых ДНК или РНК. Они связывались со смысловой РНК нужного гена (или, вернее, ненужного – того, который нужно было выключить) и либо блокировали трансляцию, либо вовсе разрушали РНК. Естественно, котам никто не будет вводить антисмысловую РНК в каждую сальную железу, но принципиально можно создать и внести в геном кошки трансген, который будет прицельно включаться только в клетках сальных желез и синтезировать антисмысловую РНК к РНК генаFel d1.

Позже изобрели способ РНК-интерференции, который использовал внутриклеточные механизмы противовирусной защиты. С помощью специальных ухищрений можно натравить эти механизмы на собственные гены, встроив в геном кошки генетическую конструкцию, способную индуцировать РНК-интерференцию – подавление генаFel d1.

Именно этим путем пошла, если верить ее президенту, “Аллерка” и получила трех кошек с несколько измененной, неаллергенной версией этого гена. Вот этого мы совсем не понимаем. РНК-интерференция может изменить трансляцию гена, выход его белкового продукта, но изменить версию гена она не может. Опять же, по словам президента, они тестировали аллергенность внучатого потомка одной из этих кошек по имени Джошуа. Тест был очень смешной. Фирма наняла 10 аллергиков, завязала им глаза и предъявила им Джошуа, обычного кота Тики и чучело мохнатого кота. Из дневников здоровья, которые вели аллергики, следовало:Joshua was more allergy-friendly than Tiki– “Джошуа был менее аллергенен, чем Тики”.

Вся эта наука была изложена в интервью президента “Аллерки”, опубликованном в журналеNature284. Конкуренты из другой генно-инженерной фирмы сказали, что так дела не делаются. Нужны тестыin vitroна связывание белков шерсти и кожи Джошуа с человеческими антителами против Fel d 1. Президент “Аллерки” на это ответил, что он больше верит тестуin vivo,а если кто сомневается, тот пусть приходит и покупает у них его гипоаллергенных™ котов.

Дальше начались совсем уж интересные события. “Аллерка” сначала попала в список топ–10 наиболее инновационных фирм по версии журналаTime. Потом она вывесила прайс-лист на своих кошек с ценами от 6950 до 26 950 долларов в зависимости от породы. Уже из этого следовало, что ее кошки вовсе не генно-инженерные, потому что кошки, конечно, плодятся быстро, но не настолько, чтобы скрещиваниями ввести плоды генной инженерии в геномы разных пород. Да, сказала “Аллерка”, это мы нашли природные гипоаллергенные варианты Fel d 1 в разных породах. При этом фирма требовала от покупателей пройти тесты на аллергию и отказывала в продаже тем из них, которые давали сильные реакции на Fel d 1. То есть они продавали своих гипоаллергенных котов только “гипоаллергическим” покупателям. Это как если бы аптека продавала средство от головной боли только тем, у кого голова не болит. Потом были суды с конкурентами за кражу промышленных секретов и бизнес-планов, торговля франшизами и, наконец, тихое исчезновение.

Новая эра в создании гипоаллергенных котов началась после изобретения технологии CRISPR/Cas9. В 2022 году биотехнологическая компанияInBioиспользовала ее для “отключения” генов, ответственных за производство Fel d 1. В эксперименте на клеточных культурах кошек исследователям удалось снизить уровень аллергена на 55–80%, причем модификация оказалась безопасной для клеток. Однако до создания живых животных с отредактированным геномом еще далеко: испытанияin vivoпока не проводились. Более того,InBioи не планировала редактировать геном кошек. Она предполагала разработать инъекционную генную терапию (основанную, видимо, на той же РНК-интерференции, что предлагала “Аллерка”) для снижения экспрессииFel d1 у кошек285,но то ли до сих пор разрабатывает, то ли бросила. Никаких новостей на эту тему ни в газетах, ни на сайте компании нам до сих пор найти не удалось.

Параллельно развиваются и альтернативные методы. Например, в 2019 году проектHypoCatпредставил вакцину, которая “обучает” иммунитет кошек нейтрализовывать собственный Fel d 1. Это не генная модификация, но подход тоже снижает количество аллергена в окружающей среде286.

А гипоаллергенных котов как не было, так и нет. Из-за этого седьмая часть человечества лишена счастья общения с котами. Это мы рассматриваем одновременно как позорное пятно на репутации современной генной инженерии и как вызов это пятно смыть, прежде чем двигаться дальше.

Кстати о пятнах. Выше мы весьма подробно разбирали наследование белых пятен у кошек и роль генаKITв контроле этого признака (см. главу 2). Генные инженеры всерьез взялись за этот ген287. Сначала они потренировались на мышах и обнаружили, что удаление 17-го экзона нарушает миграцию меланобластов и вызывает образование белых пятен на шкурке. Тогда они, используя ножницы CRISPR/Cas9, удалили этот экзон из культуры эмбриональных клеток кожи кошек породы Дракон Ли.

Ядра из отредактированных клеток перенесли в яйцеклетки, из которых удалили их собственное ядро. Затем такие реконструированные зиготы индуцировали к развитию. Среди них отобрали 130 с лишним эмбрионов и имплантировали их в матки суррогатных матерей – примерно по 30 эмбрионов на кошку. Всего родились 6 живых котят. Из них 2 котенка были гетерозиготами по делеции 17-го экзона.

Они были посветлее, чем стандартные Драконы Ли. В аннотации к этой статье авторы гордо заявили, что они первые, кто добился “изменения цвета шерсти кошек посредством редактирования генов, и полученные результаты послужат основой для разведения кошек с коммерчески желаемым цветом шерсти”. Результаты, прямо скажем, пока не сильно впечатляющие.

А ведь любому человеку, а особенно котовладельцу, всегда хочется чего-то иного, чего никогда и, главное, ни у кого раньше не было. Как здесь поступать дизайнерам котов? Наш им бесплатный совет: использовать закон гомологических рядов Н. И. Вавилова – сходные виды имеют сходную изменчивость – и знание геномов кошки и ее родственников. У кошки нужного нам фенотипа нет, зато есть у собаки; ищем собачий ген с нужной мутацией, находим его кошачий гомолог, вносим в него необходимые изменения. Готово.

Итак, мы хотим новых, доселе неведомых у кошек окрасов и форм. Например, кота-шарпея. С длинным мехом это вряд ли будет сочетаться, а вот рексов и сфинксов морщинистость кожи очень даже украсит. Мы знаем, что у шарпеев есть мутация, которая вызывает избыточную продукцию полисахарида гиалуронана. При этой мутации происходит дупликация (иногда многократная) протяженного участка перед геномHAS2, который кодирует ферментгиалуронан-синтетазу288. Находим генHAS2 в геноме кошки, готовим нужную генно-инженерную конструкцию и вводим ее в оплодотворенные яйцеклетки, которые имплантируем суррогатной матери. Вуаля – коты-шарпеи!

Атлетических котов с избыточной мускульной массой можно получить за счет мутации в гене миостатина – белка, который по принципу обратной связи тормозит рост клеток – предшественниц мышц. Мутацию в этом гене, приводящую к образованию стоп-кодона и, как следствие, синтезу нефункционального белка, впервые обнаружили у коров и использовали как основу для создания мясной породы “бельгийская голубая”. Мутации со схожим эффектом обнаружили

Аналогичным образом получаем котов-далматинцев, котов с окрасом мерль… Заявки принимаются. Нет-нет, это мы пошутили. Мы сами этим заниматься никогда не будем. Мы только обрисовали перспективы.

Дизайнерский подход может быть применен не только к домашним, но и к диким кошкам – от манула-погладь-кота до льва-который-ушел-из-дома. Здесь нам видятся разные возможности.

В генетике растений сейчас набирает обороты “доместикацияde novo”. Долгое время селекционеры занимались улучшением давным-давно одомашненных видов растений. В основном использовались разные варианты отбора. Были попытки улучшить сорта культурных растений за счет скрещиваний с их дикими сородичами. Целью таких скрещиваний было обогащение генома культурных растений генами устойчивости к разным заболеваниям. Сейчас генные инженеры предлагают обратный путь: не улучшать старые сорта, а создавать новые за счет редактирования генов диких видов растений, внося нужные человеку изменения.

В принципе, тот же подход может быть применен и к животным. И если, как рекомендовал классик, тренироваться на кошках, то здесь открывается несколько интересных вариантов. Можно создать комнатного льва: ласкового и портативного. В поисках генов для улучшения львиного нрава мы бы обратили внимание наGTF2IиGTF2IRD1, мутации которых у собак и людей отвечают за повышенное дружелюбие290. Пропорциональное уменьшение размера тела может быть достигнуто в результате редактирования генаFGFR3, который кодирует один из рецепторов фактора роста фибробластов. Мутации в этом гене вызывают пропорциональную карликовость у человека291. Тот же подход можно применить и к другим крупным кошкам. А дальше их геномы можно редактировать, меняя их окраски, длину шерсти, рост и особенности поведения.

С реконструкцией саблезубого тигра, которую мы вам обещали выше, все гораздо сложнее. Мы не знаем достоверных публикаций о мутациях саблезубости ни у одного вида млекопитающих. То есть пока не найдено зубных генов с сильным эффектом. Конечно, число, форма и размер зубов находятся под строгим генетическим контролем. Проблема в том, что зубных генов слишком много, и эффект каждого из них слишком мал, чтобы имело смысл с ними возиться.

Так что пока надежд на реконструкцию саблезубого тигра немного. Да и с другими крупными кошками мы бы не торопились. Мало ли что им (кошкам и генным инженерам) может в голову взбрести.

Например, создать кошкодевочку для космической корпорации.

Давайте разберемся, какие здесь проблемы и перспективы. Первая и очевидная проблема: генетические манипуляции с человеком запрещены.

В Китае человек по имени Хэ Цзянькуй отредактировал еще на эмбриональной стадии геномы двух детей и сел в тюрьму. И поделом. Уж очень неграмотно он действовал. И с этической, и с юридической, и с генетической точек зрения. Он решил отредактировать генCCR5 в человеческих зиготах. Один из аллельных вариантов этого гена обеспечивает устойчивость к вирусу иммунодефицита человека. Используя технологию CRISPR/Cas9, он внес в этот ген разрыв, надеясь вызвать нужную мутацию. Однако вместо нужной он вызвал несколько новых мутаций с неизвестными эффектами. Две девочки, которые получились из этих зигот, несут эти мутации. Будем надеяться, что с ними все будет в порядке.

У нас в России есть свой цзянькуй, который заявляет на всех углах: “Держите меня семеро, а не то я человека отредактирую”. Вот к кому космической корпорации надо было обратиться насчет кошкодевочки, а не к нам грешным.

Подходы к гуманизации котов

С человеческой стороны кошкодевочку делать нельзя. Человека озверивать не положено. А что с кошачьей стороны? Нельзя ли кошку чуть-чуть очеловечить[116]?

Вообще говоря, очень даже можно. Мир полон гуманизированных мышей, свиней, овец, коров и другого рогатого и безрогого скота. Кошек, насколько мы знаем, пока нет, но принципиальных ограничений на гуманизацию кошек не видно.

Давайте посмотрим, как и зачем делают гуманизированных животных и какие тут шансы у кошек. Вообще, за громким словом “гуманизация” кроется довольно простое занятие: создание животных, способных синтезировать человеческие белки. Есть несколько способов получения таких животных.

Самый простой способ гуманизации – это трансгенез: внесение человеческих генов в геном животного. Вот как гуманизировали бразильскую козу наши коллеги из новосибирского Института цитологии и генетики СО РАН. Они сделали генетическую конструкцию, которая содержала человеческий ген гранулоцит-макрофагального колониестимулирующего фактора. Этот фактор играет ключевую роль в восстановлении кроветворения после химио– и радиотерапии. Как вы помните, ген, чтобы работать, должен иметь промотор. К нашему гену пришили промотор казеинового гена коровы. Почему именно этот? Потому что он включается только в клетках молочной железы. А зачем нам клетки молочной железы козы, которые синтезируют гранулоцит-макрофагальный колониестимулирующий фактор? Затем, что они выделяют этот белок в молоко, откуда мы можем его выделить в чистом виде.

После того, как эту конструкцию сделали, ее размножили в пробирке и по несколько тысяч копий впрыснули в оплодотворенные яйцеклетки коз. Их некоторое время культивировали, а затем имплантировали в матки суррогатных матерей. В итоге всех этих операций родилась гуманизированная козочка по имени Камила, которая несла в своем геноме человеческий ген гранулоцит-макрофагального колониестимулирующего фактора. Что замечательно, этот ген молчал во всех клетках ее тела. В клетках ее молочной железы он тоже молчал, до тех пор, пока она не родила своего первого козленочка (тоже, кстати, гуманизированного) и не начала лактировать. Только в этот момент промотор казеинового гена включил человеческий трансген, и гранулоцит-макрофагальный колониестимулирующий фактор потек молочными реками.

В принципе, молока одной Камилы хватило бы, чтобы удовлетворить годовую потребность всей Бразилии в этом факторе. Не спрашивайте нас, почему сибирские ученые гуманизировали бразильскую козу. Наверное, в Сибири с козами проблемы.

Сейчас по лугам разных стран гуляют гуманизированные коровы, козы, овцы и кролики, которые доятся белками, нужными для лечения людей. Теперь вы поняли, почему кошку до сих пор не гуманизировали. Гуманизировать-то ее несложно, но кто потом возьмется ее доить?

Есть и другой подход, при котором исследователи ювелирно и направленно заменяют гены животных на гомологичные им гены человека. Для этой цели используют мышей, и работа идет в основном с генами иммуноглобулинов. В результате такой замены мы получаем мышей, которые синтезируют человеческие антитела. На таких мышах можно тестировать реакцию человеческих антител на различные антигены, в том числе вирусные и бактериальные. Тот же подход применяли и для получения гуманизированных свиней, которые синтезировали в своих поджелудочных железах человеческий инсулин. Наверное, можно и кошек таких сделать, да жалко. Мы своих котов для этого не дадим.

Третий подход заключается в трансплантации человеческих клеток иммунодефицитным мышам и свиньям. У таких животных не происходит отторжения чужого генетического материала, и поэтому человеческие

Четвертый подход был реализован на свиньях. Цель его – добиться иммунологической совместимости органов свиньи с организмом человека и преодолеть критическую нехватку трансплантируемых человеческих органов. Сейчас десятки тысяч людей находятся в листах ожидания таких органов и умирают, так и не дождавшись трансплантации. Свиньи служат оптимальными кандидатами для ксенотрансплантации из-за нашего с ними сходства в размере органов и особенностях метаболизма. Однако немодифицированные свиные ткани вызывают сверхострое иммунологическое отторжение у приматов. Гуманизация направлена на устранение этих несовместимостей.

Нужно было сделать органы свиньи “невидимыми” для человеческой иммунной системы. Используя CRISPR/Cas9, ученые удалили три гена, продукты которых вызывали мгновенное отторжение. Но и этого было недостаточно. Поэтому ученые пошли дальше, вшив в ДНК свиньи человеческие геныhCD46 иhTHBD,которые снимают воспаление и предотвращают образование смертельных тромбов, и ген-иммуномодуляторhCD47. При этом ученые позаботились о том, чтобы удалить из генома гуманизированных свиней их ретровирусы. В наших геномах полно наших собственных ретровирусов, которых за миллионы лет совместной эволюции мы научились держать под строгим контролем. Рисковать с чужими ретровирусами не строит. Трансплантологи разработали свои протоколы, которые позволяют снижать иммунологические конфликты между гуманизированными свиными органами и организмом человека.

Что же мы имеем на момент написания этой главы? В 2022 году человек прожил два месяца с генетически отредактированным свиным сердцем. Несколько месяцев спустя свиная почка функционировала у человека с мертвым мозгом в течение 32 дней. Почки свиньи с десятью человеческими генами нормально работали в телах бабуинов более года.

До полного решения проблемы ксенотрансплантаций еще далеко, но уже есть две хорошие новости. Тысячи тяжелобольных людей и миллионы здоровых котов получили надежду. Люди – на излечение, коты – на то, что их гуманизировать не будут.

Эпилог

И вот, наконец, два варианта ответа на вопрос о том, стоит ли делать генно-инженерную кошкодевочку:

1. Абсолютно нет.

2. Конечно, нет.

Мы выбираем оба.

Наши девочки и наши кошки настолько прекрасны, что их улучшать – только портить. И еще раз повторим: руки прочь от наших девочек и наших кошек, мы их на опыты никогда не отдадим.

Эпилог

Коты в меняющемся мире

Вэпилоге положено либо стрелять из всех ружей, развешенных в предыдущих главах, либо намечать перспективы на светлое будущее.

Мы сделаем и то, и другое.

В первых главах этой книги мы рассказали, как гены контролируют внешние и внутренние признаки котов: окраску и структуру их шерсти, особенности их морфологии и поведения. В последних главах мы рассказали о том, как, по каким путям и за счет каких механизмов шла эволюция кошачьих и какое будущее им готовят успехи биотехнологии и генной инженерии.

А сейчас давайте посадим нашего любимого кота в его любимое кресло и будем им любоваться, как японцы любуются осенней луной. Они в процессе любования читают вслух соответствующие танку и хайку. А мы с вами прочтем гениальное четверостишие Уильяма Блэйка в гениальном переводе Самуила Яковлевича Маршака[117].

Тигр, о тигр, светло горящий

В глубине полночной чащи,

Кем задуман огневой

Соразмерный образ твой?

В том-то и прелесть, что никто его не придумывал. Он возник сам “из борьбы в природе, из голода и смертей”, как “самый высокий результат, какой ум в состоянии себе представить”36. Поведение наших кошек, которое порой кажется нам странным и ставит нас в тупик, – это прямой результат многомиллионной эволюции и естественного отбора. Но как именно эти древние механизмы проявляются в повседневных выходках наших домашних хищников?

Все кошачьи – это идеальные машины для убийства, которых менять – только портить. Из-за этого поведение домашних кошек так сильно завязано на охоте. Свои навыки они оттачивают с малых когтей. Котята постоянно устраивают засады друг другу, скачут за солнечными зайчиками и так и норовят откусить чье-нибудь ухо. Став взрослыми и всегда имея полную миску корма, кошки продолжают ловить толстых осенних мух, следить за пролетающими за окнами птичками и терзать хозяйские ноги под одеялом. Кошки рождены охотиться, даже если их “жертва” – всего лишь перышко на палочке.

Способ охоты диких предков во многом определяет, как и сколько едят наши домашние кошки. Львиные прайды или волчьи стаи за одну успешную охоту загоняют целую антилопу или оленя, что позволяет им охотиться несколько раз в неделю. Маленькие дикие кошки охотятся в одиночку, поэтому за одну охоту они могут поймать дичь не крупнее себя, обычно это какой-нибудь грызун или птица. Из-за этого им приходится охотиться несколько раз в день. Вот отчего наши домашние кошки предпочитают есть часто, но маленькими порциями.

Рацион диких кошек почти полностью состоит из добычи, что существенно повлияло на эволюцию их пищеварительной системы. Кошки адаптировались к усвоению большого количества белков и жиров, а также утратили способность синтезировать таурин – незаменимую аминокислоту, которая в достатке содержится в мясе.

Почти исключительно мясное питание с крайне низким содержанием углеводов (1–2%) породило множество дискуссий о том, нужны ли углеводы домашним кошкам, и если да, то в каком количестве.

По сравнению с собаками у кошек менее активна амилаза – фермент, расщепляющий сложные углеводы, – а их кишечник короче. Тем не менее кошки не уступают другим млекопитающим в способности переваривать углеводы293. Как и большинство животных, они плохо усваивают сырые сложные углеводы, но после термической обработки их переваримость значительно повышается. Например, усвояемость крахмала может варьировать от 40% до почти 100%294в зависимости от его источника и способа приготовления. Как вы видите, природа сделала кошек облигатными хищниками, но не обделила их возможностью прекрасно себя чувствовать и на корме с бóльшим содержанием растительных компонентов.

Невозможно стать идеальным охотником без соответствующей экипировки, и кошкам тут есть чем похвастаться. Форма практически любой части тела кошки подбиралась и шлифовалась миллионами лет жесткого естественного отбора.

Их втяжные когти не стачиваются о землю при ходьбе и всегда остаются острыми, а крепкие острые зубы идеально приспособлены для захвата и мгновенного убийства добычи. В отличие от людей, кошки не пережевывают пищу – они разрывают мясо на куски и проглатывают их, поэтому домашним кошкам зубы нужны гораздо меньше, чем их диким сородичам[118].

Глаза – еще один венец эволюции кошачьих295. Вертикальный зрачок позволяет кошкам лучше фокусироваться на добыче, при этом окружающие объекты оказываются размытыми. Особый светоотражающий слой за сетчаткой глаза служит

Кошачьи уши могут поворачивать на 180°, что позволяет кошкам точно определять источник звуков. Слуховой диапазон кошки – один из самых широких среди всех млекопитающих – от 55 Гц до 85 кГц296. Таким образом, кошки могут слышать даже недоступный для нас[119] ультразвук.

Кошки пришли к нам из сухих африканских степей. Чтобы выжить, они научились получать воду из своей добычи. Это стало эволюционной ловушкой для их домашних потомков, питающихся преимущественно сухим кормом. У кошек, которые мало пьют, повышается вероятность цистита и мочекаменной болезни почек297. Чтобы заставить их больше пить, ученые и владельцы идут на множество ухищрений. Они заменяют сухой корм на влажный298,подкладывают в воду кубики льда299,ставят питьевые фонтанчики300и добавляют в воду пищевые добавки301.

Благодаря заботе человека домашние кошки могут доживать до 15–20 лет – немыслимый срок для их диких родственников! Из-за резко увеличившейся продолжительности жизни домашние кошки сталкиваются с болезнями, до которых в дикой природе они бы просто не дожили. Например, диабет, артрит, рак, проблемы с сердцем, почками, зубами и еще целый ряд заболеваний302. Из этого списка стоматологические проблемы едва ли не единственные, которые можно профилактировать – именно поэтому ветеринары настоятельно рекомендуют владельцам регулярно чистить зубы своим кошкам. У пожилых кошек может даже развиваться деменция, совсем как у людей303!

Кошки прошли долгий путь от одиноких охотников африканских степей до всеобщих любимцев, дремлющих на наших подушках. Их гены хранят память о тысячелетиях эволюции, а их повадки – отголоски дикого прошлого. Но что ждет их дальше?

Когда кошачьи селекционеры освоят основы генетики, изложенные в этой книге, и станут применять к кошкам современные методы селекции и редактирования геномов, это приведет к революции в облике кошек и других кошачьих. Мы увидим, как селекция перестанет быть лишь искусством, а превратится в точную науку, позволяющую создавать кошек с уникальными способностями: гипоаллергенными, с усиленным иммунитетом или даже светящихся в темноте.

Конечно, воплощение этих и множества других проектов потребует сильного расширения наших знаний о генетике и эволюции кошек. Кошачий геном уже достаточно подробно проанализирован, хотя и в нем остается много белых пятен. Однако дикие виды остаются менее изученными. В ближайшее время можно ожидать полного секвенирования геномов всех видов семейства кошачьих. Это даст неоценимый вклад для понимания их эволюции, их уникальных адаптаций и для оценки угроз их вымирания. Будут продолжены поиски мутаций, связанных с наследственными заболеваниями, и расширится спектр ДНК-тестов для их ранней диагностики. Пока он сильно отстает от того, что разработан для собак. Особенно интересными будут результаты исследования генов, ответственных за одомашнивание кошек (например, генов, связанных с коммуникацией, агрессией или толерантностью к человеку).

Мы надеемся, что будут созданы вегетарианские породы кошек, что позволило бы сильно сократить их углеродный след и сберечь жизни миллиардам птиц, насекомых и мелких млекопитающих.

Программы по сохранению исчезающих видов, таких как амурский тигр или иберийская рысь, должны быть дополнены научными методами восстановления генетического разнообразия исчезающих видов. Это будет гораздо полезнее, чем хайповые проекты по возвращению к жизни туранского тигра и воскрешению саблезубых кошек или пещерных львов с помощью древней ДНК и суррогатных матерей.

Мы уже сейчас имеем вполне надежное филогенетическое древо кошачьих. Однако успехи палеогеномики внушают надежду, что нам удастся пролить свет на относительно недавние этапы эволюции кошачьих – их спорадические гибридизации и селективные трансформации чужеродных генов, поразительную способность быстро приспосабливаться к изменениям мира вокруг них и осваивать саванны Африки, джунгли Индостана и Амазонии, Сибирскую тайгу, ледяные пики Тянь-Шаня и наши диваны.

Рано или поздно эти исследования изменят наше понимание кошек – но пока пусть же ваш кот спит в своем кресле, ловит воображаемых мышей во сне, а вы – наблюдайте, улыбайтесь и помните: перед вами не просто питомец. Перед вами – шедевр эволюции.

Список литературы

1 Савельев В.Статистика и котики.М.: АСТ, 2024.

2 Бородин П. М.Кошки, гены и география. Химия и жизнь 4 (1979): 40–46.

3 Бородин П. М.Кошки и гены: десять лет спустя. Химия и жизнь 4 (1989): 40–45.

4 Бородин П. М.Кошки и гены:30лет спустя. Наука из первых рук. 4 (2009): 138–47.

5 Малиновская Л. П., Бородин П. М.Кошки и гены:40лет спустя. Наука из первых рук 4 (2020): 6–31.

6 Бородин П. М.Кошки и гены: Современная генетика в популярном изложении. М.: ЛЕНАНД, 2017.

7 Hetherington J. H., Willard F. D. C.Two–, three–, and four-atom exchange effects in bcc3He.Physical Review Letters 35 (1975): 1442–44.

8 Willard F. D. C.L’hélium3solide. Un antiferromagnétique nucléaire.La Recherche 114 (1980): 972–73.

9 Ершова Г. Г.Последний гений XX века: Юрий Кнорозов: судьба ученого. М.: РГГУ, 2019.

10 Lyons L. A. et al.Tyrosinase mutations associated with Siamese and Burmese patterns in the domestic cat (Felis catus).Animal Genetics 36 (2005): 119–26.

11 Pontius J. U. et al.Initial sequence and comparative analysis of the cat genome.Genome Research 17 (2007): 1675–89.

12 Zhang Y. et al.Alternative splicing and cancer: a systematic review.Signal Transduction and Targeted Therapy 6 (2021): 78.

13 Wang R. J. et al.De novo mutations in domestic cat are consistent with an effect of reproductive longevity on both the rate and spectrum of mutations.Molecular biology and evolution 39 (2022): msac147.

14 Guillery R. W.An abnormal retinogeniculate projection in Siamese cats. Brain research 14 (1969): 739–41.

15 Kaas J. H.Serendipity and the siamese sat: the discovery that genes for coat and eye pigment affect the brain. ILAR 4 (2005): 357–63.

16 Mason C., Guillery R.Conversations with Ray Guillery on albinism: linking Siamese cat visual pathway connectivity to mouse retinal development. The European journal of neuroscience 7 (2019): 913–27.

17 Creel D. et al.Retinal projections in tyrosinase-negative albino cats.Journal of Neuroscience 7 (1982): 907–11.

18 Jeffery G.Architecture of the optic chiasm and the mechanisms that sculpt its development. Physiological reviews 81 (2001): 1393–1414.

19 Prieur D. S., Rebsam A.Retinal axon guidance at the midline: chiasmatic misrouting and consequences. Developmental neurobiology 77 (2017): 844–60.

20 Reis R. A. et al.Dopaminergic signaling in the developing retina.Brain research reviews 54 (2007): 181–88.

21 Fuhrmann S. et al.Retinal pigment epithelium development, plasticity, and tissue homeostasis.Experimental eye research 123 (2014): 141–50.

22 King R. A. et al.Temperature-sensitive tyrosinase associated with peripheral pigmentation in oculocutaneous albinism.The Journal of clinical investigation 3 (1991): 1046–53.

23 Рулье К. Ф.От нечего делать// Давиташвили Л. Ш., Микулинский С. Р. (ред.).Избранные биологические произведения.М.: Изд-во АН СССР, 1954.

24 Grichnik J. M.Kit and melanocyte migration. The Journal of investigative dermatology 126 (2006): 945–47.

25 David V. A. et al.Endogenous retrovirus insertion in the KIT oncogene determines White and White spotting in domestic

26 Montague M. J. et al.Comparative analysis of the domestic cat genome reveals genetic signatures underlying feline biology and domestication.Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 111 (2014): 17230–35.

27 Yu M., Ren B.The three-dimensional organization of mammalian genomes. Annual Review of Cell and Developmental Biology. 33 (2017): 265–89.

28 Doudna J. A., Charpentier E.The new frontier of genome engineering with CRISPR-Cas9. Science 346 (2014): 1258096.

29 Korablev A. et al.On-target CRISPR/Cas9activity can cause undesigned large deletion in mouse zygotes. International journal of molecular sciences. 10 (2020): 3604.

30 Kabirova E. et al.TAD border deletion at the Kit locus causes tissue-specific ectopic activation of a neighboring gene.Nature communications 1 (2024): 4521.

31 Anderson H. et al.A new Finnish flavor of feline coat coloration, “salmiak”, is associated with a95-kb deletion downstream of the KIT gene. Animal genetics 4 (2024): 676–80.

32 GaravÍs M. et al.On the origin of the eukaryotic chromosome: the role of noncanonical DNA structures in telomere evolution.Genome biology and evolution 6 (2013): 1142–50.

33 Novikova O., Belfort M.Mobile group II introns as ancestral eukaryotic elements. Trends in Genetics 11 (2017): 773–83.

34 Koonin E. V.Viruses and mobile elements as drivers of evolutionary transitions. Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological sciences 371 (2016): 20150442.

35 Johnson W. E.Origins and evolutionary consequences of ancient endogenous retroviruses. Nature reviews. Microbiology 17 (2019): 355–70.

36 Дарвин Ч.Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь.СПб.: Наука, 1991.

37 Дугаткин Л., Трут Л.Как приручить лису (и превратить в собаку): сибирский эволюционный эксперимент. М.: Альпина Паблишер, 2019.

38 Belyaev D. K., Borodin P. M.The influence of stress on variation and its role in evolution.Biologisches Zentralblatt 6 (1982): 705–14.

39 Belyaev D. K. et al.Genetics of the W locus in foxes and expression of its lethal effects.Journal of Heredity 6 (1975): 331–38.

40 Kukekova A. V. et al.Georgian white coat color of red fox (Vulpes vulpes) maps to fox chromosome2in the region containing KIT gene. Animal genetics 4 (2016): 514–15.

41 Castle W. E., Pincus G.Hooded rats and selection, a study of the limitations of the pure-line theory. Journal of Experimental Zoology 3 (1928): 409–39.

42 Clark S. A., Deppmann C. D.Fight or flight turns hair white. Nature 577 (2020): 623–624.

43 Гоголь Н. В.Собрание сочинений(т. 3). М.: Художественная литература, 1984.

44 Толстой Л.Холстомер. Избранное.М.: Белый город, 2019.

45 Loss S. et al.The impact of free-ranging domestic cats on wildlife of the United States.Nature communications 4 (2013): 1396.

46 Kondo T., Hearing V. J.Update on the regulation of mammalian melanocyte function and skin pigmentation. Expert review of dermatology 1 (2011): 97–108.

47In brief: What is the structure of hair and how does it grow?// InformedHealth.org. Cologne, Germany: Institute for Quality and Efficiency in Health Care (IQWiG), 2006.

48 Hoekstra H.Genetics, development and evolution of adaptive pigmentation in vertebrates. Heredity 97 (2006): 222–34.

49 Kaelin C. B., Barsh G. S.Genetics of pigmentation in dogs and cats. Annual review of Animal Biosciences 1 (2013): 125–56.

50 Ito S., Wakamatsu K.Diversity of human hair pigmentation as studied by chemical analysis of eumelanin and pheomelanin. Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology 12 (2014): 1369–80.

51 Bannasch D. L. et al.Dog colour patterns explained by modular promoters of ancient canid origin.Nature ecology & evolution 5 (2021): 1415–23.

52 Kaelin C. B. et al.Developmental genetics of color pattern establishment in cats.Nature communications 12 (2021): 5127.

53 Robinson R.Mutant gene frequencies in cats of Cyprus. TAG. Theoretical and applied genetics 42 (1972): 293–96.

54 Lyons L. A. et al.The Tabby cat locus maps to feline chromosome B1. Animal genetics 37 (2006): 383–86.

55 Kaelin C. B. et al.Specifying and sustaining pigmentation patterns in domestic and wild cats.Science 337 (2012): 1536–41.

56 Pocock R. I.Description of a new species of cheetah (Acinonyx). The Journal of comparative neurology 97 (1927): 245–52.

57 Browm W. P., Morgan K. T.Age, breed designation, coat color, and coat pattern influenced the length of stay of cats at a no-kill shelter. Journal of Applied Animal Welfare Science 2 (2015): 169–80.

58 Jones H. D., Hart C. L.Black cat bias: prevalence and predictors. Psychological reports 4 (2020): 1–9.

59 Eizirik E. et al.Molecular genetics and evolution of melanism in the cat family.Current biology 5 (2003): 448–53.

60 Schneider A. et al.How the leopard hides its spots: ASIP mutations and melanism in wild cats.Plos One 12 (2012): e50386.

61 Kaelin C. B. et al.Ancestry dynamics and trait selection in a designer cat breed.Current Biology 7 (2022): 1506–18.

62 Gershony L. C. et al.Who’s behind that mask and cape? The Asian leopard cat’s Agouti (ASIP) allele likely affects coat colour phenotype in the Bengal cat breed.Animal genetics 6 (2014): 893–97.

63 Peterschmitt M. et al.Mutation in the melanocortin1receptor is associated with amber colour in the Norwegian Forest Cat. Animal Genetics 4 (2009): 547–52.

64 Rees J. L.Genetics of hair and skin color. Annual Review of Genetics 37 (2003): 67–90.

65 Brenner M., Hearing V. J.The protective role of melanin against UV damage in human skin.Photochemistry and Photobiology 3 (2007): 539–49.

66 Chedekel M. R. et al.Photodestruction of phaeomelanin.Photochemistry and photobiology 26 (1977): 651–53.

67 Gustafson N. A. et al.Not another type of potato: MC1R and the russet coloration of Burmese cats. Animal genetics. 1 (2016): 116–20.

68 Abitbol M., Gache V.Copal, a new MC1R allele in the domestic cat.Animal Genetics 50 (2019): 553–54.

69 Bychkova E. O. et al.A new mutation in the MC1R gene leads to unique carnelian color in Kurilian bobtails. Russian Journal of Genetics 56 (2020): 108–11.

70 Beauvios H. et al.Siberian cats help in solving part of the mystery surrounding golden cats.Animal genetics 4 (2021): 482–91.

71 Abitbol M. et al.Golden cats: The story goes on!Animal genetics 4 (2022): 543–45.

72 Abitbol M. et al.Golden cats: A never-ending story!Animal genetics 5 (2022): 715–18.

73 Xu X. et al.The genetics of tiger pelage color variations.Cell research 27 (2017): 954–57.

74 Toh H. et al.A deletion at the X-linked ARHGAP36gene locus is associated with the orange coloration of tortoiseshell and calico cats. Current biology 12 (2025): 2816–25.e3.

75 Kaelin C. et al.Molecular and genetic characterization of sex-linked orange coat color in the domestic cat.Current biology 12 (2025): 2826–36.e5.

76 Ishida Y. et al.A homozygous single-base deletion in MLPH causes the dilute coat color phenotype in the domestic cat.Genomics 6 (2006): 698–705.

77 DrÖgemÜller C. et al.Mutations within the FGF5gene are associated with hair length in cats. Animal Genetics 3 (2007): 218–21.

78 Shaffer G. D. et al.Identification of a novel missense mutation

79 Kehler J. S. et al.Four independent mutations in the feline fibroblast growth factor5gene determine the long-haired phenotype in domestic cats.Heredity 6 (2007): 555–66.

80 Берг Р. Л.Суховей. Воспоминания генетика.М.: Памятники исторической мысли, 2003.

81 Batchelor T.The revival of the German Rex.2006.https://www.pawpeds.com/cms/index.php/en/education/articles/history/revival-of-german-rex-en.

82Корнуэльский рекс. https://cfa.org/cornish-rex/cornish-rex-article/.

83 Gandolfi B. et al.To the root of the curl: A signature of a recent selective sweep identifies a mutation that defines the Cornish Rex cat breed.PLoS One 6 (2013): e67105.

84 Manakhov A. D. et al.The curly coat phenotype of the Ural Rex feline breed is associated with a mutation in the lipase H gene.Animal Genetics 4 (2020): 584–89.

85Девон-рекс. https://cfa.org/devon-rex/.

86 Gandolfi B. et al.The naked truth: Sphynx and Devon Rex cat breed mutations in KRT71. Mammalian genome 21 (2010): 509–15.

87Селкирк-рекс. https://cfa.org/breed/selkirk-rex/.

88 Gandolfi B. et al.A splice variant in KRT71is associated with curly coat phenotype of Selkirk Rex cats. Scientific reports 3 (2013): 2000.

89 Lasisi T. et al.Human scalp hair as a thermoregulatory adaptation.Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 24 (2023): e2301760120.

90 Fogh J.The nude mouse in experimental and clinical research. Elsevier, 2014.

91 Hartwell S.The uncensored origins of the Lykoi. 2018.http://messybeast.com/lykoi-story.htm.

92 Buckley R. M. et al.Werewolf, there wolf: variants in Hairless associated with hypotrichia and roaning in the lykoi cat breed.Genes 6 (2020): 682.

93 Gandolfi B. et al.A dominant TRPV4variant underlies osteochondrodysplasia in Scottish fold cats. Osteoarthritis and cartilage 8 (2016): 1441–50.

94 Jackson O. F.Congenital bone lesions in cats with folded-ears. Bulletin of the Feline Advisory Bureau 14 (1975): 2–4.

95Шотландская вислоухая. https://cfa.org/scottish-fold.

96 Malik R. et al.Osteochondrodysplasia in Scottish Fold Cats.Australian veterinary journal 2 (1999): 85–92.

97 Chang J. et al.Osteochondrodysplasia in three scottish fold cats.Journal of veterinary science 3 (2007): 307–9.

98 Slingerland L. I. et al.Cross-sectional study of the prevalence and clinical features of osteoarthritis in100cats. Veterinary journal 3 (2011): 304–9.

99 Takanosu M., Hattori Y.Osteochondrodysplasia in scottish fold cross-breed cats. The Journal of veterinary medical science 12 (2020): 1769–72.

100 Rorden C. et al.Radiographical Survey of Osteochondrodysplasia in Scottish Fold Cats caused by the TRPV4gene variant. Human genetics 140 (2021): 1525–34.

101 Robinson R.The American curl cat. Journal of Heredity 6 (1989): 474–75.

102Американский керл: балансирование на грани. https://cfa.org/american-curl-article/.

103 Little C. C.Four-ears, a recessive mutation in the cat. Journal of Heredity 2 (1957): 57.

104 Garcia F.Four-eared cat called Batman adopted from a Pittsburgh shelter. Independent, August 11, 2016.

105 Toureille C.Fur real! Kitten who was born with FOUR ears, loves to cuddle and is friends with two Golden Retrievers goes viral on Instagram. Daily Mail, November 14, 2021.

106 Cavanagh J. A. et al.Bulldog dwarfism in Dexter cattle is caused by mutations in ACAN.Mammalian genome 11 (2007): 808–14.

107 Struck A. K. et al.A structural UGDH variant associated with standard Munchkin cats.BMC genetics 1 (2020), 67.

108 Mestrinho L. A. et al.Open surgical correction combined with an external splint for correction of a non-compliant pectus excavatum in a cat.Journal of Feline Medicine and Surgery 2 (2012): 151–54.

109 Lettice L. A. et al.Point mutations in a distant sonic hedgehog cis-regulator generate a variable regulatory output responsible for preaxial polydactyly.Human molecular genetics 7 (2008): 978–85.

110 Blanc I. et al.Unusual pattern of Sonic hedgehog expression in the polydactylous mouse mutant Hemimelic extra-toes.The International journal of developmental biology 46 (2002): 969–74.

111 Heus H. C. et al.A physical and transcriptional map of the preaxial polydactyly locus on chromosome7q36. Genomics 57 (1999): 342–51.

112 Dunn I. C. et al.The chicken polydactyly (Po) locus causes allelic imbalance and ectopic expression of Shh during limb development.Developmental dynamics 5 (2011): 1163–72.

113 Searle A. G.Hereditary split-hand in the domestic cat. Annals of eugenics 4 (1953): 279–82.

114 Wang H. et al.The pathogenic mechanism of syndactyly type V identified in a Hoxd13Q50R knock-in mice. Bone research 1 (2024): 21.

115 Buckingham K. J. et al.Multiple mutant T alleles cause haploinsufficiency of Brachyury and short tails in Manx cats.Mammalian genome 24 (2013): 400–08.

116 Haworth K. et al.Canine homolog of the T-box transcription factor T; failure of the protein to bind to its DNA target leads to a short-tail phenotype.Mammalian genome 12 (2001): 212–18.

117 Beddington R. S. et al.Brachyury – a gene affecting mouse gastrulation and early organogenesis.Development 1992: 157–65.

118 Kaempfer E.Kaempfer’s Japan: Tokugawa culture observed. University of Hawai’i Press, 1999.

119Японский бобтейл. https://cfa.org/japanese-bobtail/.

120 Милн А.Винни-Пух и все-все-все.М.: Росмэн, 2021.

121 Xu X. et al.Whole genome sequencing identifies a missense mutation in HES7associated with short tails in Asian domestic cats. Scientific reports 6 (2016): 31583.

122 Lyons L. A. et al.Whole genome sequencing in cats, identifies new models for blindness in AIPL1and somite segmentation in HES7. BMC Genomics 17 (2016): 265.

123 Helgren J. A.Barron’s encyclopedia of cat breeds: a complete guide to the domestic cats of North America. NY: Barron’s Educational Series, Inc., 1997.

124 Willet C. E. et al.Canine disorder mirrors human disease: exonic deletion in HES7causes autosomal recessive spondylocostal dysostosis in miniature Schnauzer dogs. Plos One. 2 (2015): e0117055.

125 Hytonen M. K. et al.Ancestral T-box mutation is present in many, but not all, short-tailed dog breeds.The Journal of heredity 2 (2008): 236–40.

126 Чехов А. П.Письмо к ученому соседу// Чехов А. П.Полное собрание сочинений и писем(в 30 т.). М.: Наука, 1974–1982.

127 Xia B. et al.On the genetic basis of tail-loss evolution in humans and apes.Nature 626 (2024): 1042–48.

128 Аульченко Ю. С. и др.Практическая и молекулярная генетика для начинающих.М.: Просвещение, 2024.

129 Бородин П. М. и др.Иммунофлуоресцентный анализ мейотической рекомбинации и интерференции у домашней кошки.Цитология 50 (2008): 60–64.

130 Segura J. et al.Evolution of recombination in eutherian mammals: insights into mechanisms that affect recombination rates and crossover interference.Proceedings. Biological sciences 280 (2013): 20131945.

131 Gobello C.Key aspects of domestic cat spermatogenesis. Reproduction in domestic animals 5 (2022): 459–64.

132 Wildt D. E.Fertilization in Cats// Dunbar B. S., O’Rand M. G. (eds).A Comparative Overview of Mammalian Fertilization.Boston: Springer US, 1991.

133 Knospe C.Periods and stages of the prenatal development of the domestic cat. Anatomia, histologia, embryologia 31 (2002): 37–51.

134 King V. et al.Evolution of the male-determining gene SRY-within the cat family Felidae.Genetics 175 (2007): 1855–67.

135 Vining B. et al.Diverse regulation but conserved function: SOX9in vertebrate sex determination.Genes (Basel) 12 (2021): 486.

136 Foster J. W. et al.Evolution of sex determination

137 Zhou Y. et al.Platypus and echidna genomes reveal mammalian biology and evolution.Nature 592 (2021): 756–62.

138 Сайкс Б.Адамово проклятие. Мужчинам грозит медленное и неизбежное вымирание. М.: Рипол Классик, 2006.

139 Griffin D. K.Is the Y-chromosome disappearing? – Both sides of the argument. Chromosome research 20 (2012): 35–45.

140 Li G. et al.Comparative analysis of mammalian Y chromosomes illuminates ancestral structure and lineage-specific evolution.Chromosome research 23 (2013): 1486–95.

141 Liu R. et al.New insights into mammalian sex chromosome structure and evolution using high-quality sequences from bovine X and Y-chromosomes.BMC Genomics 20 (2019): 1000.

142 Cloutier J. M., Turner J. M. A.Meiotic sex chromosome inactivation. Current Biology 20 (2010): R962 – R963.

143 Shevchenko A. I. et al.Diverse developmental strategies of x chromosome dosage compensation in eutherian mammals.The International journal of developmental biology 63 (2019): 223–33.

144 Galupa R., Heard E.X-chromosome inactivation: A crossroads between chromosome architecture and gene regulation. Annual review of genetics 52 (2018): 535–66.

145 Wang X. et al.Random X inactivation in the mule and horse placenta.Genome research. 10 (2012): 1855–63.

146 Subramanian S.A dominant character: The radical science and restless politics of J. B. S. Haldane. NY: W. W. Norton, 2019.

147 Searle A.How it all began// Lloyd A. T., Todd N. B. (eds).Domestic cat gene frequencies: a catalogue and bibliography.Newcastle: Tetrahedron publications, 1989.

148 Searle A.Gene frequencies in London’s cats. Journal of genetics 3 (1949): 214–20.

149 Dreux P.New genetic data on the feral cat population of Iles Kerguelen. Polar Record 156 (1990): 50.

150 Van Aarde R. J., Robinson T. J.Gene frequencies in feral cats on Marion Island. Journal of Heredity 71 (1980): 366–68.

151 Scally A.The mutation rate in human evolution and demographic inference. Current Opinion in Genetics & Development 41 (2016): 36–43.

152 Бородин П. М.Этюды о мутантах.М.: Знание, 1983.

153 Kruger A. N., Mueller J. L.Mechanisms of meiotic drive in symmetric and asymmetric meiosis. Cellular and molecular life sciences 7 (2021): 3205–18.

154 Clark J. M.Variation in coat colour gene frequencies and selection in the cats of Scotland. Genetica 46 (1976): 401–12.

155 Clark J. M.The effects of selection and human preference on coat colour gene frequencies in urban cats. Heredity 35 (1975): 195–210.

156 Callaway E.Dog’s dinner was key to domestication. Nature (2013).

157 Loss S. R. et al.The impact of free-ranging domestic cats on wildlife of the United States.Nature communications 4 (2013): 1396.

158 Borodin P. M.Phenotype and gene frequencies in red fox populations of Russian America in1803–1832. Journal of Heredity 72 (1981): 343.

159 Бородин П. М.Стабильный полиморфизм окраски меха в популяциях красных лисиц Камчатки.Журнал общей биологии 4 (1982): 541–46.

160 Бородин П. М.Кошки и гены: современная генетика в популярном изложении.М.: ЛЕНАНД, 2017.

161 Delgado M. M. et al.Human perceptions of coat color as an indicator of domestic cat personality.Anthrozoos 25 (2012): 427–40.

162 Wilhelmy J. et al.Behavioral associations with breed, coat type, and eye color in single-breed cats.Journal of Veterinary Behavior 13 (2016): 80–87.

163 Todd N. B., Jeanne R. L.Some cats of São Paulo, Brazil. Journal of Heredity 6 (1972): 321–23.

164 SchÜler L., Borodin P. M.Influence of sampling methods on estimated gene frequency in domestic cat populations of East Germany. Archiv für Tierzucht 6 (1992): 629–34.

165 Холин С. К.Библиография по популяционной генетике домашней кошки (Felis catus L.). Владивосток: ФНЦ Биоразнообразия ДВО РАН, 2018.

166 Lloyd A. T.Cats from history and history from cats. Endeavour 11 (1987): 112–15.

167 Henderson B.Open letter to Kansas school board. 2005.https://www.scq.ubc.ca/open-letter-to-the-kansas-school-board/.

168 Ruiz-Garcia M.Is there really natural selection affecting the I frequencies (long hair) in the Brazilian cat populations?Journal of Heredity 91 (2000): 49–57.

169 Todd N. B.Cats and Commerce. Scientific American 5 (1977): 100–07.

170 Lloyd A., Todd N.Domestic cat gene frequencies: a catalogue and bibliography. Newcastle: Tetrahedron publications, 1989.

171 Pontier D. et al.Evidence of selection on the orange allele in the domestic cat Felis catus: The role of social structure.Oikos 3 (1995): 299–308.

172 Ottoni C. et al.The palaeogenetics of cat dispersal in the ancient world.Nature Ecology & Evolution 1 (2017): 0139.

173 Dartnall J. A., Todd N. B.A study of population genetics in the domestic cats of Hobart. Australian Journal of Zoology 23 (1975), 405–09.

174 Blumenberg B.Genetic difference and selection in domestic cat populations of the United Kingdom and former British colonies. Theoretical and applied genetics 49 (1977): 243–47.

175 О’Брайен С. и др.Генетика кошки.Новосибирск: Наука, 1993.

176 Vinogradov A. E.Fine structure of gene frequency landscapes in domestic cat: The Old and New Worlds compared. Hereditas 126 (1997): 95–102.

177 Borodin P. M. et al.Mutant allele frequencies in domestic cat populations of six Soviet cities.Journal of Heredity 69 (1978): 169–74.

178 Robinson R., Kerkut G. A.Genetics for cat breeders: International series in pure and applied biology. Elsevier Science, 2015.

179 Vella C. M. et al.Robinson’s Genetics for Cat Breeders and Veterinarians.Butterworth-Heinemann, 1999.

180 Festing S.A very professional amateur. New Scientist 74 (1977): 642–44.

181Стандарт породы персидская кошка по версии WCF и CFA. https://zooclub.ru/koshki/porody-koshek/standart-porody-persidskaya-koshka.shtml.

182 Grognet J.Catnip: Its uses and effects, past and present. The Canadian Veterinary Journal. 6 (1990): 455–56.

183 Todd N. B.Inheritance of the catnip response in domestic cats. Journal of Heredity 53 (1962): 54–56.

184 Hill O. J. et al.Species-characteristic responses to catnip by undomesticated felids.Journal of Chemical Ecology 2 (1976): 239–53.

185 Salonen M. et al.Breed differences of heritable behaviour traits in cats.Scientific reports 9 (2019): 7949.

186 Low M. et al.Demography, heritability and genetic correlation of feline hip dysplasia and response to selection in a health screening programme.Scientific reports 9 (2019): 17164.

187 Buckley R. M. et al.A new domestic cat genome assembly based on long sequence reads empowers feline genomic medicine and identifies a novel gene for dwarfism.PLOS Genetics 10 (2020): e1008926.

188 Hernandez I. et al.Complex feline disease mapping using a dense genotyping array.Frontiers in veterinary science 9 (2022): 862414.

189 Park H. et al.Comprehensive genomic analyses associate UGT8variants with musical ability in a Mongolian population. Journal of medical genetics 12 (2012): 747–52.

190 Okamoto Y. et al.Association between androgen receptor gene and behavioral traits in cats (Felis catus).PLOS One 5 (2025): e0324055.

191 Lyons L. A.Cats – telomere to telomere and nose to tail. Trends in genetics 37 (2021): 865–867.

192 Alhaddad H. et al.Patterns of allele frequency differences among domestic cat breeds assessed by a63K SNP array. PLoS One 16 (2021): e0247092.

193 Baum D.Reading a phylogenetic tree: The meaning of monophyletic groups. Nature Education 1 (2008): 190.

194 Landis M. J.Biogeographic dating of phylogenetic divergence times using priors and processes// Ho S. Y. W. (eds).The molecular evolutionary clock.Springer, Cham, 2020.

195 Laurin M.Recent progress in paleontological methods for dating the Tree of Life. Frontiers in genetics 3 (2012): 130.

197 Nishihara H. et al.Pegasoferae, an unexpected mammalian clade revealed by tracking ancient retroposon insertions.Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 26 (2006): 9929–34.

198 Ковалевский В. О.Палеонтология лошадей. М.: Изд-во АН СССР, 1948.

199 Silvestro D. et al.The role of clade competition in the diversification of North American canids.Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 28 (2015): 8684–89.

200 Дарвин Ч.Изменения домашних животных и культурных растений. М.: Изд-во АН СССР, 1951.

201 Арефьев А.Новосибирскому “саблезубому” коту Марио удалили клыки. RG.ru 2013.https://rg.ru/2013/05/28/reg-sibfo/mario-anons.html.

202 O’Brien S. J., Johnson W. E.The Evolution Cats. Scientific American 1 (2007): 68–75.

203 Johnson W. E. et al.The late Miocene radiation of modern Felidae: a genetic assessment.Science 311 (2006): 73–77.

204 Kitchener A. C. et al.A revised taxonomy of the Felidae.Cat News Special Issue 11 (2017): 1–80.

205 Zhou Y. et al.Comprehensive species set revealing the phylogeny and biogeography of Feliformia (Mammalia, Carnivora) based on mitochondrial DNA.PLoS One 3 (2017): e0174902.

206 Wurster-Hill D. H., Gray C. W.Giemsa banding patterns in the chromosomes of twelve species of cats (Felidae). Cytogenetics and cell genetics 12 (1973): 388–97.

207 Bredemeyer K. R. et al.Single-haplotype comparative genomics provides insights into lineage-specific structural variation during cat evolution.Nature genetics 11 (2023): 1953–63.

208 O’Brien S. J. et al.Conservation genetics of the cheetah: lessons learned and new opportunities.Journal of Heredity 6 (2017): 671–77.

209 Culver M. et al.Genomic ancestry of the American puma (Puma concolor).Journal of Heredity 3 (2000): 186–97.

210 Горький М.Детство. В людях. Мои университеты.М.: Эксмо, 2019.

211 Goodrich J. M. et al.Spatial structure of Amur (Siberian) tigers (Panthera tigris altaica) on Sikhote-Alin Biosphere Zapovednik, Russia.Journal of Mammalogy 3 (2010): 737–48.

212 Trigo T. C. et al.Inter-species hybridization among Neotropical cats of the genus Leopardus, and evidence for an introgressive hybrid zone between L. geoffroyi and L. tigrinus in southern Brazil.Molecular Ecology 17 (2008): 4317–33.

213 Maheshwari S., Barbash D. A.The genetics of hybrid incompatibilities. Annual review of genetics 45 (2011): 331–55.

214 Davis B. W. et al.Mechanisms underlying mammalian hybrid sterility in two feline interspecies models.Molecular biology and evolution 10 (2015): 2534–46.

215 Bredemeyer K. R. et al.Rapid macrosatellite evolution promotes X-linked hybrid male sterility in a feline interspecies cross.Molecular biology and evolution 12 (2021): 5588–609.

216 Murphy W.Genetic analysis of feline interspecies hybrids.Veterinary Information Network 2015.https://www.vin.com/doc/?id=6976361.

217 Li G. et al.Phylogenomic evidence for ancient hybridization in the genomes of living cats (Felidae).Genome research 1 (2016): 1–11.

218 Ferguson-Smith A. C., Bourchis D.The discovery and importance of genomic imprinting. Elife 7 (2018): 1–5.

219 Patten M. et al.The evolution of genomic imprinting: theories, predictions and empirical tests.Heredity 2 (2014): 119–28.

220 Koen E. L. et al.Continental-scale assessment of the hybrid zone between bobcat and Canada lynx.Biological Conservation 178 (2014): 107–15.

221 Trigo T. C. et al.Molecular data reveal complex hybridization and a cryptic species of Neotropical wild cat.Current biology 23 (2013): 2528–33.

222 Patterson N. et al.Genetic evidence for complex speciation of humans and chimpanzees.Nature 441 (2006): 1103–08.

223 FigueirÓ H. V. et al.Genome-wide signatures of complex introgression and adaptive evolution in the big cats.Science advances 3 (2017): 1–13.

224 Yamaguchi N. et al.Craniological differentiation between European wildcats (Felis silvestris silvestris), African wildcats (F. s. lybica) and Asian wildcats (F. s. ornata): implications for their evolution and conservation.Biological Journal of the Linnean Society 1 (2004): 47–63.

225 van der Valk T. et al.Million-year-old DNA sheds light on the genomic history of mammoths.Nature 591 (2021): 265–69.

226 Engels D. W.Classical cats: the rise and fall of the sacred cat. Abingdon: Routledge, 2001.

227 MÁlek J.The cat in ancient Egypt(rev ed.). London: The British Museum Press, 2006.

228 Vigne J.-D. et al.Early taming of the cat in Cyprus.Science. 304 (2004): 259.

229 Driscoll C. A. et al.The Near Eastern origin of cat domestication.Science. 317 (2007): 519–23.

230 Linseele V. et al.Evidence for early cat taming in Egypt.Journal of Archaeological Science 12 (2007): 2081–90.

231 Hu Y. et al.Earliest evidence for commensal processes of cat domestication.Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 1 (2014): 116–20.

232 Vigne J.-D. et al.Earliest “domestic” cats in China identified as leopard cat (Prionailurus bengalensis).Plos One 1 (2016): e0147295.

233 Hughes P. D. et al.Timing of glaciation during the last glacial cycle: evaluating the concept of a global ’Last Glacial Maximum’.Earth-Science Reviews 125 (2013): 171–98.

234 Baca M. et al.Human-mediated dispersal of cats in the Neolithic Central Europe.Heredity 121 (2018): 557–63.

235 De Martino M. et al.The dispersal of domestic cats from North Africa to Europe around2000years ago. Science 390 (2025): eadt2642.

236 Yalden D.The history of British mammals. London: T&AD Poyser, 1999.

237 Hunter J., Ralston I.The archaeology of Britain: An introduction from earliest times to the twenty-first century(3nded.). London: Routledge, 2025.

238 Raye L.An18thcentury reference to a Eurasian lynx (Lynx lynx) in Scotland. Mammal Communications 7 (2021): 47–52.

239 Howard-McCombe J.Genetic swamping of the critically endangered Scottish wildcat was recent and accelerated by disease. Current Biology 33 (2023): 4761–69.

240 Han Y. et al.Leopard cats occupied human settlements in China for3,500years before the arrival of domestic cats in600–900CE around the Tang dynasty.bioRxiv (2025).

241 Haruda A. et al.The earliest domestic cat on the Silk Road.Scientific reports 10 (2020): 11241.

242 Driscoll C. A. et al.The Taming of the cat. Genetic and archaeological findings hint that wildcats became housecats earlier – and in a different place – than previously thought.Scientific American 6 (2009): 68–75.

243 Lipinski M. J. et al.The ascent of cat breeds: Genetic evaluations of breeds and worldwide random-bred populations.Genomics 1 (2008): 12–21.

244 Ruiz-Garcia M., Alvarez D.A biogeographical population genetics perspective of the colonization of cats in Latin America and temporal genetic changes in Brazilian cat populations. Genetics and Molecular Biology 31 (2008): 772–82.

245 Ruiz-Garcia M. et al.Coat gene profiles of several cat populations in Cuba, Costa Rica, Colombia, Paraguay, Chile and Argentina, and possible genetic origins of these cat populations.Russian Journal of Genetics. 38 (2002): 165–80.

246 Abbott I.Origin and spread of the cat, Felis catus, on mainland Australia, with a discussion of the magnitude of its early impact on native fauna. Wildlife Research 29 (2002): 51–74.

247 Spencer P. B. et al.The Population Origins and Expansion of Feral Cats in Australia.Journal of

248 Clark J. M.Gene frequencies in the domestic cats of Adelaide.Australian Journal of Biological Sciences 5 (1973): 1215–20.

249 Moffatt B. W.Cat gene frequencies in two Australian cities. Journal of Heredity 3 (1968): 209–11.

250 Saunders G. R. et al.The impacts and management of foxes Vulpes vulpes in Australia.Mammal Review 3 (2010): 181–211.

251 Woinarski J. C. et al.Ongoing unraveling of a continental fauna: decline and extinction of Australian mammals since European settlement.Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 112 (2015): 4531–40.

252 McCallum H. et al.Transmission dynamics of Tasmanian devil facial tumor disease may lead to disease-induced extinction.Ecology 12 (2009): 3379–92.

253 Lindenmayer D. B. et al.Cross-sectional versus longitudinal research: A case study of trees with hollows and marsupials in Australian forests.Ecological Monographs 4 (2011): 557–80.

254 Doherty T. S. et al.Impacts and management of feral cats Felis catus in Australia.Mammal Review 2 (2017): 83–97.

255 Khan J.Invasive species have cost Australia $390billion in the past60years, study shows. ABC News 2021.https://www.abc.net.au/news/science/2021–07–30/invasive-species-cost-billions-australia/100333710.

256 Duffy D. C., Capece P.Biology and impacts of Pacific island invasive species. The domestic cat (Felis catus). Pacific Science 2 (2012): 173–212.

257 Пендина П.Когда в России прошла первая выставка кошек? https://www.culture.ru/s/vopros/vystavka-koshek/.

258 Clutterbuck M. R.Siamese cats: legends and reality(2nd ed.). White Lotus, 2004.

259Сиамская. https://cfa.org/breed/siamese/.

260 Тай Н.Сиамский любимец Цесаревича Алексея.2015.http://www.thaicat.ru/publ/siamskij_ljubimec_cesarevicha_alekseja/17–1–0–1898.

261 Harrison W.Our cats and all about them. Houghton, 1895.

262Британская короткошерстная. https://cfa.org/breed/british-shorthair/.

263 Бородин П. М.Кошки и гены. М.: URSS, 2020.

264 Keeler C. E., Cobb V.Siamese – Persian Cats. Journal of Heredity 9 (1936): 339–40.

265Гималайский перс. https://cfa.org/persian-himalayan-article-1999/.

266Oriental. https://www.gccfcats.org/getting-a-cat/choosing/cat-breeds/oriental/.

267 Abitbol M. et al.Different founding effects underlie dominant blue eyes (DBE) in the domestic cat.Animals 14 (2024): 1845.

268 Abitbol M. et al.A PAX3insertion in the Celestial breed and certain feline breeding lines with dominant blue eyes. Animal Genetics 4 (2024): 670–75.

269 Garces G. et al.PAX3haploinsufficiency in Maine Coon cats with dominant blue eyes and hearing loss resembling the human Waardenburg syndrome.G3 9 (2024): jkae131.

270 Abitbol M. et al.Dominant blue eyes in Maine Coon cats: New PAX3variant and updated phenotypic data.Animal Genetics 3 (2025): e70020.

271 Westhusin M. et al.A cat cloned by nuclear transplantation.Nature 415 (2025): 859.

272 Goldenberg S., Jha A.The world’s first cloned pet (cost $50,000). The Guardian 2004.https://www.theguardian.com/world/2004/dec/24/sciencenews.genetics.

273 Lanese N.China’s first cloned kitten, garlic.The Scientist 2019.https://www.the-scientist.com/chinas-first-cloned-kitten – garlic-66400.

274 Taylor D.British couple celebrate after birth of first cloned puppy of its kind. The Guardian 2015.https://www.theguardian.com/science/2015/dec/26/british-couple-celebrate-after-birth-of-first-cloned-puppy-of-its-kind.

275 Okita K. et al.Generation of germline-competent induced pluripotent stem cells.Nature 448 (2007): 313–17.

276 Dutton L. C. et al.Inducing pluripotency in the domestic cat (Felis catus).Stem cells and development 19 (2019): 1299–1309.

277 Verma R. et al.Nanog is an essential factor for induction of pluripotency in somatic cells from endangered felids.BioResearch open access 1 (2013): 72–76.

278 Verma R. et al.Inducing pluripotency in somatic cells from the snow leopard (Panthera uncia), an endangered felid.Theriogenology 1 (2012): 220–28.

279 Yin X. J. et al.Generation of cloned transgenic cats expressing red fluorescence protein.Biology of reproduction 3 (2008): 425–31.

280 Cho S. J. et al.Confirmation of germ-line transmission in the red fluorescence protein (RFP) transgenic cloned male cat.Cellular reprogramming 6 (2010): 739–47.

281 Wongsrikeao P. et al.Antiviral restriction factor transgenesis in the domestic cat.Nature methods 8 (2011): 853–59.

282 Bonnet B. et al.An update on molecular cat allergens: Fel d1and what else? Chapter1:Fel d1,the major cat allergen. Allergy, asthma, and clinical immunology 14 (2018): 14.

283 Siebers R. et al.Fel d1levels in domestic living rooms are not related to cat color or hair length.Journal of allergy and clinical immunology 4 (2001): 652–53.

284 Hopkin M.Allergy-free pets surprisingly simple.Nature (2006).

285 Van Eenennaam A. L.Here, CRISPR Kitties?GEN Biotechnology 2 (2022): 135–36.

286 Thoms F. et al.Immunization of cats against Fel d1results in reduced allergic symptoms of owners.Viruses 3 (2020): 288.

287 Zhang C. et al.Efficient generation of cloned cats with altered coat colour by editing of the KIT gene.Theriogenology 222 (2024): 54–65.

288 Olsson M. et al.A novel unstable duplication upstream of HAS2predisposes to a breed-defining skin phenotype and a periodic fever syndrome in Chinese Shar-Pei dogs. PLoS Genetics 3 (2011): e1001332.

289 Mosher D. S. et al.A mutation in the myostatin gene increases muscle mass and enhances racing performance in heterozygote dogs.PLOS Genetics 3 (2007): 1–8.

290 von Holdt B. M. et al.Structural variants in genes associated with human Williams-Beuren syndrome underlie stereotypical hypersociability in domestic dogs.Science advances 7 (2017): e1700398.

291 Kant S. G. et al.A novel variant of FGFR3causes proportionate short stature. European journal of endocrinology 6 (2015): 763–70.

292 Конецкий В. В.Рассказы и повести разных лет. М.: Высшая школа, 1988.

293 Verbrugghe A., Hesta M.Cats and carbohydrates: The carnivore fantasy?Veterinary sciences 4 (2017): 55.

294 de-Oliveira L. D. et al.Effects of six carbohydrate sources on diet digestibility and postprandial glucose and insulin responses in cats.Journal of animal science 9 (2008): 2237–46.

295 Kim M. S. et al.Feline eye – inspired artificial vision for enhanced camouflage breaking under diverse light conditions.Science advances 38 (2024): eadp2809.

296 Kruger M. C. et al.Ultrasonic hearing in cats and other terrestrial mammals.Acoustics today 1 (2021): 18–25.

297 Grant D. et al.Effect of water source on intake and urine concentration in healthy cats.Journal of feline medicine and surgery 6 (2011): 431–34.

298 Buckley C. et al.Effect of dietary water intake on urinary output, specific gravity and relative supersaturation for calcium oxalate and struvite in the cat.The British journal of nutrition 106 (2011): S128 – S130.

299 Tatlıagız Z., Akyazı I.Investigation of the effect of water temperature on water consumption of cats. Journal of veterinary pharmacology and therapeutics 1 (2023): 50–54.

300 Robbins M. et al.Quantified water intake in laboratory cats from still, free-falling and circulating water bowls, and its effects on selected urinary parameters.Journal of feline medicine and surgery 8 (2018): 682–90.

301 Zanghi B. et al.Effects of a nutrient-enriched water on water intake and indices of hydration in healthy domestic cats fed a dry kibble diet.American journal of veterinary research 7 (2017): 733–44.

302 Bellows G. et al.Evaluating aging in cats: How to determine what is healthy and what is disease.Journal of feline medicine and surgery 18 (2016): 551–70.

303 Sordo L., Gunn-Moore D.Cognitive dysfunction in cats: update on neuropathological and behavioural changes plus clinical management.The Veterinary record 1 (2021): e3.

Вкладка

Notes

https://английскийикотики.рф/;https://historyandcats.ru; https://socialandcats.com; https://vk.com/literatureandcats; https://podrostkikotiki.tilda.ws/ и т. д. –Здесь и далее – прим. авторов, если не указано иное.

Фелинология – это наука о кошках, а фелинолог – это человек, который кошек изучает.

Нет, не похожи. Это хозяева собак похожи на своих питомцев, а мы – нет.Bender Y. et al.Like owner like dog – A systematic review about similarities in dog-human dyads.Personality and Individual Differences 233 (2025): 112884.

Нам так и не удалось найти ссылку на конкретный эксперимент.

Tyrosinase. Proteopedia(https://proteopedia.org/wiki/index.php/Tyrosinase).

Мы такими вещами не занимаемся, поэтому, пожалуйста, не посылайте нам запросы на секвенирование ваших котов.

В кодирующих генах закодирована последовательность аминокислот в белке, в некодирующих, соответственно, такой информации нет.

Так как ДНК – это двухцепочечная молекула, то ее длина указывается в парах нуклеотидов.

Ген с самым большим числом экзонов – 365 – это ген коннектина, белка, который участвует в сокращении мышечных клеток. Генов с единственным экзоном много, напримерSRY (Sex-determining region Y protein). Он запускает развитие эмбриона по мужскому пути.

Полезность и вредность мутации или признака – понятия относительные и зависят от конкретных условий, в которых живет организм.

О том, как гены передаются из поколения в поколение, мы поговорим чуть позже, в главе 7.

С Сиамом (ныне Таиланд) граничит Бирма (ныне Мьянма), которая подарила миру две породы: бУрманскую (англ.Burmese) и бИрманскую (англ.Birman). Бу́рманские кошки являются гомозиготамиcb/сb,а би́рманские – гомозиготамиcs/cs(да, у них такой же сиамский окрас, как и у сиамских кошек). Нас всегда интересовал вопрос, кому и как пришло в голову называть кошек из Бирмы бУрманскими. От котоводов мы узнали старинную легенду: для того, чтобы как-то разграничить две породы из Бирмы, было решено у одной из них заменить букву И на У. Самое интересное, что никто не знает, кто и когда принял это решение, хотя кошкиBurmeseпопали в Россию всего около 30 лет назад. Недостающие кусочки пазла нам удалось извлечь из истории распространения этих пород по миру. ПородаBirmanиз Бирмы в первую очередь попала во Францию, где ее впервые официально зарегистрировали в 1925 году и дали французское названиеBirmanie,что произносится как “бирмани”. ПородуBurmeseвыводили в США и на английском название звучит как “бурмиз”. Нетрудно догадаться, что русские названия пород на самом деле произошли от кальки с французского и английского языка. В этой книге мы будем придерживаться устоявшихся названий: кошек породыBurmeseназывать бурманскими, а кошек породыBirman– бирманcкими.

Вероятно, среди вас найдутся те, кто работает в нескольких компаниях. Или, например, днем ходит в офис, а по вечерам подрабатывает репетитором. Если вы вдруг заболеете, то пострадает не только офисная работа, но и ученики, которые останутся без своего учителя.

В научных исследованиях пробандом называют индивида, чей геном привлек к себе внимание ученых.

Гомологичые гены– это гены, имеющие общее эволюционное происхождение. Они могут быть унаследованы видами от общего предка или могут возникнуть в результате удвоения в рамках одного вида.

“Карл Францевич любил посидеть с сигарою в летний вечер на лавочке у дома и подружился с калачником. Заметив, что калачника зовут приятели пить чай в трактир, Рулье обращался к нему обыкновенно со следующим предложением: «Вы, почтенный-любезный, не стесняйтесь, идите пить ваш чай, я посижу тут и буду продавать отлично калачи. Меня не обойдут, и я вас не надую». Калачник с благодарностью принимал услуги К. Ф. и уходил. «Как же ты калачи оставил?» – спрашивали в трактире приятели. «У меня там профессор торгует», – пресерьезно отвечал он” (Чаев Н. А.Отрывки из воспоминаний. Русское обозрение II (1896): 956).

Кстати, подзаголовок статьи Рулье был “Посвящается пейзажистам”.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/?term=c-kit, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/493766.

Транскрипционный фактор – это белок, который, связываясь с регуляторной частью гена, запускает его транскрипцию.

FIFe Breeding and Registration Rules. https://www.felis-britannica.org.uk/rules/.

Грузинской она называлась потому, что впервые была обнаружена в Грузии в Бакурианском зверосовхозе.

Пройдет много лет, и молекулярно-генетический анализ покажет, что платиновая и грузинская мутации обусловлены повреждениями генаKIT.

Цитата из статьи Четверикова С. С.О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики,опубликованной в “Журнале экспериментальной биологии” в 1926 году (1: 237–240).

Нет уж, Карл Францевич, воля ваша, но кошке это слово абсолютно не подходит.

Благодаря этому только в США они добывают 1,3–4,0 миллиарда птичек и 6,3–22,3 миллиарда мышек в год157.

Вот как прикажете это перевести? Переведем как “родственный тирозиназе белок 1”. Ужасно, но ничего лучше нам в голову не приходит.

Да, мы глубоко убеждены, что у котов лица, а не морды. Морды у кое-кого другого.

Именно так – не-агути(non-agouti)– называется эта окраска в генетике млекопитающих.

Черных леопардов и ягуаров часто называют черными пантерами, имея в виду именно темноокрашенных особей. Пантеры как отдельного вида не существует.

А у людей не защищена. Поэтому, пожалуйста, пользуйтесь кремами от загара.

Подусники – подушечки вокруг носа, откуда растут кошачьи усы.

Сибирская кошка – это официально зарегистрированная порода. В России часто называют сибирскими беспородных кошек всех мастей,

Статьи о всех трех кошачьих мутациях в генеШирокой полосы: wbSIB,wbeSIBиwbBSH– опубликовали одну за другой в 2021 и 2022 годах в одном и том же журнале “Генетика животных” (англ.Animal Genetics). Во всех трех работах участвовали Мари Арбитбол и Винсент Гаше. Мы не знаем, кто из авторов предложил называть так статьи, но если выставить их в хронологическом порядке, то получается забавная картинка. Первая статья про мутациюwbSIBназывалась “Сибирские кошки помогают в разгадке тайны вокруг золотых кошек”, следующие две (вышедшие почти одновременно с разницей в месяц) – “Золотые кошки: никогда не заканчивающаяся история!” и “Золотые кошки: история продолжается”.

Позже выяснилось, что под кодовым названиемWhiteу разных млекопитающих скрываются разные гены. Так, у кошки под геномWhiteимеется в виду вовсе не генSLC45A2, как у тигров, а генKIT(если забыли про него, то см. главу 2).

Расшифровывается как “белок 36, активирующий ГТФазу Rho”.

Золотая и серебряная кошачьи окраски еще объединяют под общим названием – “драгоценные”.

Серебряные не-агути коты у котоводов называются дымчатыми, но в этой книге мы будем называть всех серебряными, чтобы уменьшить число терминов.

http://petgeno.com/product/index.

Или плосколицых?

Мы не знаем, как много шерсти от перса собирается по диванам и углам, но одна из нас, а именно – Любовь Малиновская, является счастливым обладателем трех больших полудлинношерстных котов. На коте количество шерсти равно Х, но ежедневно с каждого из них сыплется 3Х шерсти, при этом коты ни на грамм не теряют своей пушистости. Загадка, которую нам не удалось разрешить.

Мутация 4 редко, но встречается даже у представителей исконно короткошерстных пород, например, сиамских, бенгальских, бурманских, девон-рексов и даже сфинксов!

В нашей книге под малошерстными кошками мы понимаем кошек с гипотрихозом: уменьшенным количеством волос.

В 1920–1930-е годы в США считалась модной укладка волос зигзагообразными волнами, которые называли марсельскими.

Хотя и это название имеет географический акцент. Селкирк – шотландский город. Но гораздо важнее литературный акцент называния – знаменитый селкиркский тост “У которых есть, что есть, те порой не могут есть… и т. д.”. Правда, этот тост не имеет отношения ни к селкирк-рексам, ни к городу Селкирк, а так называется потому, что его якобы произнес Роберт Бернс на обеде у графа Селкирка, у которого, судя по тосту, с зубами было так себе, зато его парик напоминал натуральную шерсть селкирк-рексов.

Мы надеемся, вы помните из главы 1, что каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотидами.

Нет, чихать на лысых котов не надо. Просто проследите, что происходит, когда они чихают.

Название породы “сфинкс” появилось не сразу. Изначальными вариантами были “лунные камни” и “канадская бесшерстная”.

Создатели этой породы долго мучились с ее названием (https://cat.mau.ru/dsx/?p=history). “Русская бесшерстная” звучало уныло, “русская голая” – слегка порнографически. Наше самое любимое – “донской лысак”. Оно так прекрасно рифмовалось с донским рысаком! Но не прижилось. Остался “донской сфинкс”.

Совершенно негуманное название – “катионный канал с транзиторным рецепторным потенциалом, подсемейство V, член 4”.

Ernest Hemingway Home & Museum(https://www.hemingwayhome.com/).

Соник – это синее создание, вроде бы еж, и главный герой популярных в 90-х годах видеоигр. У него есть суперспособность – перемещаться со сверхзвуковой скоростью.

В английском языке название породы мэнкс(manx)совпадает с названием народа, который обитает на том же острове, – мэнцы(manx).

Мы пишем “пока было найдено”, потому что у некоторых мэнксов этих мутаций не было, как, впрочем, и хвоста. Скорее всего, хвост они потеряли из-за других, еще не опознанных мутаций в этом гене.

На самом деле этот ретротранспозон состоит примерно из 300 нуклеотидов.

За исключением учебного пособия, в написании и редактировании которого участвовал один из нас: “Практическая молекулярная генетика для начинающих” (https://biomolecula.ru/articles/prakticheskaia-molekuliarnaia-genetika-dlia-nachinaiushchikh-8–9-klassy-retsenziia).

Мутацию, приведшую к появлению коротких лап, генетики обозначаютMk– от названия породы манчкинов, а нормальный аллель –mk.

Хотя момент этот может длиться не один час и включать не одного, а несколько котов.

Да, мы знаем, что во всех русских переводах “Алисы” она Черная. Проблема в том, что в эволюционной литературе есть две очень разные гипотезы имени обеих королев: и Красной(Red queen hypothesis),и Черной(Black queen hypothesis). Первая про то, что надо меняться. Вторая про то, что стремление нажиться за чужой счет – прекратить тратить свои ресурсы на то, что можно взять у другого вида, – приводит к утрате важных генов и пожизненной зависимости от этого вида. Название здесь восходит к пиковой даме, которую в английской литературе называют черной королевой. В русскую эволюционную литературу эта гипотеза еще не проникла. Но когда проникнет, будет поздно, потому что с пиковой дамой никто заморачиваться не станет, и будет у нас две черные королевы абсолютно разных королевств.

https://www.uniprot.org/uniprot/A0A0G2Y795.

Еще раньше или примерно в это же время у однопроходных (утконос и ехидна) независимо возникла своя и абсолютно безумная система определения пола, включающая в себя 5 (пять!) Х– и 5 (пять!) Y-хромосом137.

Такие обращенные последовательности называются палиндромами: “Учуя молоко, я около мяучу”.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/?term=Felis+catus.

Это мы, например, про котов, а вы про кого подумали?

27,5 в России:https://www.nationmaster.com/country-info/stats/Health/Births-and-maternity/Average-age-of-mother-at-childbirth.

На самом деле это была не фотография, а слайд. Слайды делали так: фотографировали на специальную позитивную цветную фотопленку, ее проявляли и разрезали на кадры. Потом эти кадры вставляли в специальные рамочки и показывали в

Это были такие синие стеклянные будки в человеческий рост (похожие на Тардис из “Доктора Кто”), где на стене висел телефон с прорезью для монет. В прорезь надо было бросить две копейки, вращая диск, набрать номер и разговаривать сколько душе угодно. Но это теоретически. Скоро возле будки собиралась толпа и начинала стучать монетками в стекло и показывать на часы: “Заканчивайте!”

ГОСТ 11597-77 (“Шкурки кошки домашней меховые выделанные”) –https://docs.cntd.ru/document/1200019322.

Хотя эта зависимость уж очень сильно напоминает пастафарианскую зависимость глобального потепления от численности пиратов.

https://iknowwhereyourcatlives.com/.

Прекрасное интервью с ним:A very professional amateur180.

Плюс-аллели увеличивают значение признака, а минус-аллели уменьшают его.

Так называют группы лучших животных питомника, предназначенных для получения потомков с улучшенными характеристиками.

http://www.mcbfa.org/breedinfo.html.

Впрочем, это основа научного подхода – искать под фонарем.

Надо же, а мы и не знали!!! (Сарказм.)

Вообще-то ОНП – это плохая калька с плохого английского (SNP –Single_Nucleotide_Polymorphism), в просторечии – “снип”! Полиморфизм – это наличие в популяции нескольких аллелей одного гена, а не сам аллель. Здесь же нам приходится говорить об ОдноНуклеотидных ПолиморфизмАХ! Нас эти полиморфизмЫ решительно бесят. Но ничего мы с ними поделать не можем, они уже прочно вошли во все языки, поэтому скрепя сердце нам приходится их здесь использовать.

Оставьте в покое Билла Гейтса! Он тут ни при чем. Чипировали не Бородина, а ДНК, выделенную из соскоба эпителия его щеки!

Если он действительно это заметил. Цитата“What sort of philosophers are we, who know absolutely nothing of the origin and destiny of cats?”циркулирует в интернете, но найти ее источник в опубликованных работах Генри Торо пока не удалось.

Darwin Tree of Life Project: https://www.sanger.ac.uk/collaboration/darwin-tree-of-life-project/.

Мы уже обсуждали с вами зрение нашего общего предка в первой главе этой книжки. Все млекопитающие тех времен вели норно-сумеречный или ночной образ жизни и давно утратили цветное зрение. Они неплохо видели в темноте, а на свет лишний раз не выходили.

Вот мы и придумали новый феминитив, гораздо более мощный и полезный, чем все прочие феминитивы. Авторок, менеджерок и редакторок мало, а предок триллионы, по одной на каждого потомка (и, между прочим, на каждую потомку™!!!) в каждом поколении.

В 2006 году была попытка отделить от этой компании парнокопытных, а оставшихся летучих мышей, непарнокопытных и хищных с панголинами собрать в группу с красивым названием Пегасохищные(Pegasoferae). Пегасохищных объединяло наличие нескольких ретровирусов, встроенных в одни и те же места хозяйских геномов. К сожалению, последующие исследования не подтвердили валидность такой группировки.

Несколько лет назад Павел Бородин упомянул это эпохальное событие в своей научно-популярной статье4такими словами: “…совершенно определенно, что последний общий предок лошади и кошки существовал позже (то есть ближе к нашему времени), чем последний общий предок лошади и коровы”. Рунет подхватил и широко разнес новость про общего предка под заголовком: “У кошки и у лошади – общий предок, – Павел Бородин” (https://sibkray.ru/news/3/25705/). Так Павел Бородин стал общим предком кошки и лошади.

Да и сейчас происходит, только вот уходить особенно некуда.

“Происхождение видов… – эту тайну из тайн, по словам одного из наших величайших философов”27. “Философом” Дарвин здесь называет астронома Джона Гершеля.

Нам очень нравится дарвиновский пример со слонами. “Считается, что из всех известных животных наименьшая воспроизводительная способность у слона, и я старался вычислить вероятную минимальную скорость естественного возрастания его численности; он начинает плодиться, всего вероятнее, в 13-летнем возрасте и плодится до 90 лет, принося за это время не более шести детенышей, а живет до 100 лет; если это так, то по истечении 740–750 лет от одной пары получилось бы около 19 миллионов живых слонов”27.

По нашим источникам, цена на каракета первого поколения стартует с 1 500 000 рублей. В ряду поколений она последовательно снижается, выходя на плато (около 100 000) к пятому поколению.

Похожая трагедия случалась с нашими предками и предками шимпанзе 1,2 млн лет назад, через 3 млн лет после видообразования222.

При оплодотворении внутрь яйцеклетки попадает только ядро сперматозоида. Все остальные его органеллы, включая митохондрии, оказываются за бортом и в формировании зародыша не участвуют.

Период максимального похолодания во время последней ледниковой эпохи, закончившейся примерно 11 тысяч лет назад.

Оледенение – это не только падение температуры, это еще и уменьшение количества осадков. Холодный и пустынный – так можно описать мир в этот период.

https://www.scottishwildcataction.org/.

Who was Harrison William Weir?(https://harrisonweir.com/hw/)

Чехов М. А.Путь актера.М.: Искусство, 1995.

Smithson J. G.The Cat Shows.2012.https://harrisonweir.com/cat-shows/.

National Cat Show Catalog.1895.https://cat-o-pedia.org/catalog-NationalCatShow.html.

Cat Fanciers’ Association(https://cfa.org/).

Smithson J. G.The Cat Shows.2012.https://harrisonweir.com/cat-shows/.

Исключительно белыми ангорские кошки были до 1978 года, после чего решили добавить в породу много других окрасок.

100

https://russiancatsaustralia.com/black-white/.

101

Мы называем их голубоглазыми, но, строго говоря, не все из них были голубоглазыми или даже разноглазыми. У некоторых кошек были обычные зеленые/желтые глаза, что указывает на варьирующее проявление данных мутаций.

102

Откуда у остальных кошек их доминантные голубые глаза, пока неизвестно. ПомимоKITиPAX3 развитие и миграцию меланоцитов контролирует целый ряд генов. Вероятно, проблема в каком-то из них.

103

Это еще одна причина, зачем нужны интроны.

104

По все той же традиции в название каждой мутации кошачьегоPAX3 входит либо название породы, либо кличка первого найденного животного с этой мутацией. ALT – это английская калькаAltaiс русского названия породы – “алтайская”.

105

RE – это аббревиатура из первых букв в кличке кота-основателяRociri Elvis.

106

AGO – это первые три буквы от названии питомника мейн-куновAgostino,в котором впервые родилась кошка с этой мутацией.

107

Повышенный риск глухоты нам не кажется большой платой за голубые глаза.

108

Правда, везде есть свои исключения. Вспомните шотландских вислоухих кошек.

109

В ходе селекции кошачьи породы часто претерпевают изменения, например, просто длинное тело становится очень длинным или появляются невиданные прежде окрасы. Чтобы стандарты пород были актуальны, их периодически пересматривают и переписывают.

110

Так что попридержите свое восхищение, когда слышите, что у какого-то котенка все предки сплошь чемпионы. Самый простой титул “чемпион” может получить практически любая внешне здоровая породистая кошка.

111

Мы плохо представляем, как замороженную голову впихнуть в наноспутник, но консорциум, наверное, ноу хау.

112

“Видишь, Вася, эту звездочку? Это криоголова твоего прадедушки летает”.

113

Elon Musk (@elonmusk); 29 окт. 2020 г. Вопрос: “«Тесла» должна сделать кошкодевочку-робота?” Варианты ответа: “Абсолютно” – 81,9%. “Конечно” – 18,1%. Всего – 928 281 голос.

114

Здесь речь идет именно орепрограммировании. Все предыдущие настройки стерли, а новые не установили.

115

См. главу 2 “Пегие коты и геномные паразиты”.

116

Хотя на этот счет есть разные точки зрения:

“– Можно ли очеловечивать животных?

– Не могу знать, товарищ капитан третьего ранга!

– Нельзя очеловечивать животных, старшина. Следует, старшина, озверивать людей”292.

Конецкий В. В.Рассказы и повести разных лет.

117

Тот же Тигр в оригинале:“Tyger! Tyger! burning bright in the forests of the night, what immortal hand or eye could frame thy fearful symmetry?”

118

Стоматологические заболевания – одна из самых распространенных проблем у домашних кошек. В тяжелых случаях лечение возможно только путем удаления больных зубов, но, как показывают наблюдения, их отсутствие практически не влияет на качество жизни питомца.

119

Человек может улавливать звуки частотой от 20 Гц до 20 кГц.

Спасибо за чтение

Вернуться к книге