Люди приносят кошек в свои дома уже более 9 000 лет, и, вероятно, столько же времени мы разводим наших кошачьих компаньонов. Но хотя селекционеры давно знают, как спаривать животных для получения желаемого рисунка шерсти, например, полосок табби, ответ на вопрос, как эти рисунки появляются с биологической точки зрения, долгое время не давался ученым.
Недавно генетики обнаружили у домашних кошек ген, который запускает изменения в развитии плода, что приводит к появлению фирменных кошачьих полосок табби. Этот ген, Dkk4, создает "предварительный рисунок" толстой и тонкой кожи на развивающемся кошачьем эмбрионе, который впоследствии определяет рисунок полос на шерсти кошки. Толстые участки с большей экспрессией Dkk4 впоследствии будут покрыты более темным мехом, а тонкие участки с меньшей экспрессией Dkk4 впоследствии будут покрыты более светлым мехом. Исследовательская группа также обнаружила различия между толстой и тонкой кожей еще до того, как у эмбрионов появились волосяные фолликулы. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.
Развитие кошачьего меха "действительно было неразрешимой загадкой", - сказал в интервью The New York Times генетик Грегори С. Барш, старший автор нового исследования. "Мы считаем, что это первый взгляд на то, какими могут быть молекулы", которые управляют процессом формирования узора.
Вариации Dkk4, как выяснила команда, приводят к различным узорам меха. Мутации в этом гене встречаются у абиссинских кошек, что приводит к появлению характерных более коротких и тонких штрихов цвета в узоре меха, известном как "тикированный".
"Это очень красивое исследование", - сказал в интервью The New York Times эволюционный биолог из Гарварда Хопи Э. Хоекстра. Хоэкстра сотрудничал с Баршем в прошлом, но не участвовал в этом исследовании. "Оно продвигает наше понимание одного из самых фундаментальных вопросов в биологии развития: как формируются паттерны?".
Домашние кошки являются полезной моделью для изучения и исследования рисунка окраса, поскольку они широко доступны, и о них имеется множество геномной информации, пишут авторы исследования. Они также отмечают, что рассмотренные ими виды шерсти представляют собой лишь "часть разнообразия узоров, существующего среди пород домашних кошек".
Но эти находки табби могут объяснить узор на шерсти не только домашних кошек. Ученые считают, что этот генетический механизм может помочь объяснить красивые узоры, встречающиеся у других крупных кошачьих, таких как тигры, леопарды и гепарды.
"Уже несколько лет мы говорим, что домашние кошки могут быть хорошей моделью", - сказал New Scientist генетик и специалист по кошкам Эдуардо Эйзирик из Папского католического университета Рио-Гранде-ду-Сул в Бразилии. "Само по себе обнаружение гена - это большой вклад, потому что теперь мы можем посмотреть на этот ген у других видов".
То, как развивающиеся кошки переводят толщину кожи в пигмент меха, остается "одним из главных вопросов без ответа в нашей работе - как связать процесс формирования предварительного узора с процессом, который реализует узор на более поздних этапах развития", - сказал Барш в своем заявлении. "Это то, что мы активно пытаемся выяснить".