ГЕНЕТИКА КОШЕК
Авторы: R. Roger Breton и Nancy J Creek
Клетки, хромосомы и гены
Что же все-таки делает кошку кошкой? Казалось бы:
- двухкилограммовые Девон Рексы и 15-тикилограммовые Мэйнкуны
- маленькие висячие ушки шотландской кошки и огромные уши Балинезийской
- 15-тисантиметровая шерсть персов и голые сфинксы
- абсолютно черные Бомбейские кошки и белоснежная турецкая ангора
- однотонные и с самыми невероятными рисунками
- все это представители совершенно разных животных. Однако, не смотря на такое великое множество различий, кошка всегда выглядит как кошка. Впечатление от разнообразия кошек меркнет, однако, в сравнении с другими домашними животными, например, с собаками. Некоторые из них весьма отдаленно напоминают собаку. Ответ на вопрос, почему же кошкам удается сопротивляться большим изменениям в облике, пытается дать генетика.
В первой части мы покажем, как протекала эволюция к Европейской дикой кошке от Африканской, которая и является прародителем современных домашних кошек. Мы рассмотрим механизм наследования признаков, используя который, заводчики развивают существующие, и выводят новые породы.
Кошки, подобно человеку - многоклеточные организмы: это значит, что их тело состоит из клеток, огромного множества клеток. В отличие от примтивных существ, тело кошки не просто колония клеток, а организованные клеточные участки, каждый из которых выполняет свою специфическую задачу. Один из типов клеток, выполняет задачу передачи генетического кода родителей следующему поколению. Это один из самых интересных процессов в природе.
Клетки кошек, за некоторым исключением, покрыты мембраной (наподобие кожи), внутри которой находится цитоплазма (собственно тело клетки) содержащая специализированные органеллы (organelles), выполняющие задачи клетки, и ядро клетки. Ядро клетки содержит всю генетическую информацию о животном. Внутри ядра находятся хромосомы - длинные нити с генетической информацией. Хромосомы составляют пары - 19 пар у кошек, 23 пары у человека. То есть вся наследственная информация у кошекIt содержится в 38-и хромосомах. Под микроскопом у хромосом видны беспорядочно чередующиеся светлые и темные участки: сотни, тысячи на каждой хромосоме - это гены. Каждый ген отвечает за какую-то особенность (или группу особенностей) в развитии организма. Многие гены взаимодействуют: одно свойство контролируется несколькими генами, поэтому выявить такие гены очень тяжело, и только немногие главные гены хорошо изучены для кошек. Хромосомы составляют макромолекулы ДНК, представляющие из себя две спирали, закрученные друг вокруг друга, подобно пружине. Различия в строении ДНК обуславливают вовсе не количество, а скорее порядок расположения миллионов аминокислот, которые составляют витки спирали. Четыре различных аминокикислоты сгруппированные в группы по три, составляют 64-буквенный алфавит. Этот алфавит используется для составления слов различной длинны, называемых генами (одна специфическая буква обычно используется для обозначения начала гена). Каждый ген отвечает за развитие какой-то специфической черты организма. Число генов огромно, поэтому зависимость наследственных призноков от генов ДНК на сегодняшний день исследована весьма незначительно.
Митоз и Мендель
Когда клетка накапливает достаточно различных аминокислот и других необходимых компонентов, она начинает делиться. Этот процесс называется митоз и является основой жизни на Земле. Не так давно считалось, что хромосомы появляются непосредственно перед митозом, и распадаются впоследствии. Это не так, просто крошечные хромосомы, невидимые в обычный оптический микроскоп, утолщаются во время митоза, временно становясь видимыми. Процесс митоза можно условно разделить на несколько этапов. Начинается он, когда клетка достигает размера достаточного для для создания двух клеток. Невидимые хромосомы чудесным образом удваиваются, воспроизводя сами себя. Двойные спирали рассоединяются и распадаются на две одиночные. Каждая из них строит новую вторую спираль, копируя себя. Скорость построения спирали может превышать 1800 витков в минуту! Обе дочерние хромосомы остаются связанными в одной точке, которая называется центромера. Затем хромосомы сворачиваются в спираль, укорачиваясь и утолщаясь, так что становятся видны в микроскоп, и прикрепляются к мембране ядра. Мембрана превращается в волокнистое "веретено", с по крайней мере одним волокном, проходящим через каждую центромеру (волокон намного больше чем центромер). Волокна натягиваются и растаскивают центромеры, раздвигая хромосомы на разные стороны клетки, затем веретено распадается на две новых мембраны вокруг каждой группы хромосом. Хромосомы опять становятся невидимыми, клетка делится и митоз завершается. Генетически, каждая дочерняя клетка - точный дубликат родительской.
Два набора хромосом по 19 в каждом содержат наследственную информацию - "КОШКА". Каждая хромосома содержит миллионы пар составляющих, по одной от каждого из родителей. Количество инструкций зашитых в хромосоме просто астрономическое! Итак, кошка получает по наследству два набора инструкций. Что происходит, когда один из родителей говорит - "Будь белым!", а второй "Будь не белым!"? Возможно они договорятся и цвет меха будет пастельным? Нет, это не так. Каждый простой ген имеет минимум два уровня проявления или возможных состояний (часто более двух), называемых аллелями, которые определяют результат взаимодействия родительских генов. В данном случае аллель белого "W" доминантна, а не белого "W" рецессивна. В результате, шерсть может быть или белой, или не белой, но не пастельной. Чтобы понять, как это получается, рассмотрим простой пример. Пусть кошка имеет только два гена белого. Каждый ген содержит одну из двух аллелей - "W" или "W", поэтому кошка может иметь один из четырех возможных генетических кода для белого: "WW", "Ww", "wW", "ww". Так как "W" доминантна , коды codes "WW", "Ww", and "wW" приводят к белому окрасу шерсти, а "ww" к не-белому.
При двух доминантных аллелях "WW" кошка будет гомозиготной (для белого окраса). В этом случае кошка будет давать белых котият, независимо от типа аллели партнера. При одной доминантной аллели "Ww" или "wW" кошка гетерозиготна, ее потомство может быть и не белым, в зависимости от партнера. При двух рецессивных аллелях "ww" кошка также гомозиготна, но для не-белого окраса, и получение белого потомства зависит от партнера. Таким образом для белого окраса возможны 16 вариантов сочетаний родительских генов - по четыре на каждого родителя. Каждый вариант дает еще по четыре комбинации, всего 64 сочетания.
|
WW |
Ww |
wW |
Ww |
W |
W |
W |
w |
w |
W |
w |
w |
W W |
WW WW |
WW WW |
WW WW |
Ww Ww |
Ww Ww |
WW WW |
Ww Ww |
Ww Ww |
W w |
WW wW |
WW wW |
WW wW |
Ww ww |
Ww ww |
WW wW |
Ww ww |
Ww ww |
w W |
wW WW |
wW WW |
wW WW |
ww Ww |
ww Ww |
wW WW |
ww Ww |
ww Ww |
w w |
wW wW |
wW wW |
wW wW |
ww ww |
ww ww |
wW wW |
ww ww |
ww ww |
Рассматривая эти сочетания, можно заметить, что некоторые из них совпадают. Из 64-х возможных 16 (или ,иначе говоря, четверть) имеют одинаковое значение. Это значит, что четверть всех котят гомозиготна по ббелому окрасу - "WW", две четверти гетерозиготны - "Ww" или "wW" (что на самом деле равносильно), и четверть гомозиготны для не-белого - "ww". И гомозиготные "WW" и гетерозиготные котята будут белого окраса, т.е 3/4 из всего потомства, и только одна четверть будет с не-белой шерстью. Соотношение 3:1 называют числом Менделя (Mendelian ratio), в честь Gregor Johann Mendel, основателя генетики. Теперь можно сделать несколько выводов. Если спаривать гомозиготных животных - все потомство будет белым. Если оба родителя гомозиготны по белому окрасу - все потомки также будут гомозиготны по белому окрасу. Если один родитель гомозиготен по белому окрасу, а второй гетерозиготный, в потомстве будет поровну гомозиготных и гетерозиготных котят. Гомозиготный белый и гомозиготный не-белый родители дадут только гетерозиготных котят. Таким образом, гомозиготный белая кошка может производить только белых потомков, независимо от типа его партнера. Если оба родителя гетерозиготны, то в потомстве будут гомозиготные белые, гетерозиготные белые и гомозиготные не-белые котята в соотношении 1:2:1, внешне это будет выглядеть, как 3:1, т.к. белый доминирует. У гомозиготного белого и гетерозиготного родителей будет поровну гетерозиготных и гомозиготных не-белых котят - 1:1. У не-белых гомозиготных родителей все потомство будет гомозиготным не-белым. Конечно, в случае с четырьмя котятами шансы увидеть истинное число Менделя невелики (немногим больше, чем 1:11), так как кошка должна быть белой в нескольких поколениях, что бы не нести рецессивных не-белых аллелей. Иногда бывает, что у в-нескольких-поколениях-белой-но-гетерозиготной-кошки и такого же кота появляется черный котенок! Это не чудо, а результат проявления не-белого генотипа. Это правило Менделя является основным правилом генетики. Если оно настолько просто, почему же так трудно предсказать результат? Потому что в жизни мы всегда имеем дело с более чем одним геном для каждого родителя. Количество сочетаний быстро возрастает: по одному гену каждого родителя - всего два гена, дают четыре возможных варианта; по два от каждого - 16; по 3 - (это уже 2 в шестой степени) - 64... А ведь у каждой кошки миллионы генов!
Переход на стр. 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07
Источник: http://www.kurilian.info/content/genetics/ru_gen_01.htm |