מדענים חושפים גנים שהופכים חתולים לכתום

גארפילד, כוכב רצועת הקומיקס בעלת השם שנוצר על ידי ג'ים דייויס ב-1978, הוא, כמו רבים מהחתולים שמסתובבים בבתים שלנו, כתום. הוא כתום באותו אופן שבו יש אנשים ג'ינג'יים, יש סוסים חומים או אחריםהם קבעים איריים, אבל יש הבדל אחד חשוב.

עבור כל בעלי החיים האחרים, כולל בני אדם ג'ינג'ים, אנו יודעים מה גורם לצבע האופייני הזה, אך באופן מפתיע, לא ידענו מה גורם לו- וחתולים בכלל - עד עכשיו.

שני מאמרים פורסמו זה עתה ב-bioRxiv - אחד המאגרים הפופולריים ביותר של מאמרים שלא נבדקו לפני הפרסום - שמסבירים אתמאחורי חתולים כתומים. אחד בא מהמעבדה של גרג ברשבאוניברסיטת סטנפורד, קליפורניה. השני הוא מהמעבדה של Hiroyuki Sasakiבאוניברסיטת קיושו, יפן.

אומלנין ופאומלנין: שני הפיגמנטים של היונקים

יונקיםיש רק שני פיגמנטים, שהם שני צבעים של מלנין: אומלנין (חום כהה, שחור) ופאומלנין (צהבהב, אדמדם או כתום). ג'ינג'ים מייצרים רק pheomelanin, בעוד שבעלי עור כהה צוברים בעיקר אומלנין. כל שאר צבעי העור והשיער נופלים איפשהו באמצע, הודות ל-700 גנים המווסתים פיגמנטציה בבעלי חיים.

אצל פרימטים, סוסים, מכרסמים, כלבים, פרות ובעלי חיים רבים אחרים, ייצור המלנין וההחלטה לייצר אומלנין או פיאומלנין נמצא בידי חלבון ממברנה הנקרא MC1R. זה שולט בתאי העור הידועים כמלנוציטים המשחררים מלנין. אם משתחרר הורמון מגרה מלנוציטים (אלפא-MSH), מלנוציטים מתחילים לייצר אומלנין. אם אנטגוניסט, כגון חלבון האותותי או בטא-דפנסין בכלבים, נכנס לפעולה, ייצור האומלנין הכהה נפסק, ומלנוציטים מייצרים פומלנין כתום במקום זאת.

עם זאת, חתולים הם עניין אחר לגמרי. כל מי שמחזיק חתול בבית יודע שמדובר בחיות מאוד מוזרות, מיוחדות מאוד מכל הבחינות, וזה מגיע גם לפיגמנטציה שלהן.

קָשׁוּר:

בחתולים, ייצור eumelanin או pheomelanin אינו נשלט על ידי הקולטן MC1R. במקום זאת, הוא נמצא בידיו של לוקוס (שהגן שלו לא היה ידוע עד כה) שנקרא "כתום". לוקוס הוא מיקום פיזי בגנום שהשפעותיו ידועות (למשל פרווה שחורה או כתומה), אך לא הפרטים של המדויקהרצף שהוא מכיל, וגם לא הגן שאליו הוא שייך.

מסיבה זו, אנו בדרך כלל מזהים תחילה את הלוקוס ולאחר מכן, עם הזמן, אנו מגלים ומתארים את הגן הקשור בפירוט. הלוקוס הכתום בחתולים יכול להגיע בשתי גרסאות: וריאנט 'O' התומך בייצור של pheomelanin (כתום), ווריאנט 'o' שאחראי על ייצור אומלנין (שחור).

פרט אחד שיש לציין הוא שהלוקוס הכתום נמצא על ה-X. חתולים נקבות הם XX וחתולים זכרים הם XY, כמו כל היונקים האחרים. וכמו בכל היונקים הנקביים, כל התאים לאורך ההתפתחות ישביתו באופן אקראי את אחד משני העותקים של כרומוזום X. Oo נקבות חתולים - הנושאות את וריאנט ה-O על כרומוזום X אחד ואת וריאנט ה-o בצד השני - ייצרו אזורים בגופן כתומים (באזורים שבהם הם הפעילו את אלל ה-'o') ואחרים שחורים (בעת השבתה אלל 'O').

המשמעות היא שכאשר אנו רואים חתול דו-צבעוני (שחור/כתום) או טרי-קולור (שחור/כתום/לבן), או אחת מהגרסאות היותר מדוללות שלו, אנו יודעים שהיא חייבת להיות נקבה, ודפוס הפיגמנטציה שלו יהיה ייחודי לחלוטין.

חתולים זכרים הם כתומים או שחורים (יש להם רק כרומוזום X אחד), אך אינם יכולים להיות דו-צבעוניים או תלת-צבעוניים, אלא אם כן הם נושאים שינוי כרומוזומלי שווה ערך לתסמונת קלינפלטרבבני אדם (שם נולדים זכרים עם כרומוזום X נוסף).

חתולי קליקו

לכן נקבות יכולות לקבל את דפוסי הפסיפס הייחודיים המוערכים כל כך על ידי אוהבי חתולים. כאשר זה חופף למוטציה אחרת המשפיעה על התפשטות והתמיינות של מלנוציטים (היוצרים כתמים לבנים, ללא פיגמנטציה), זה יוצר חתול טריקולור, הידוע בכינויו קליקו.

כל קליקו הוא ייחודי, שכן השבתת אחד מכרומוזומי X בכל תא פיגמנט מתרחשת באופן אקראי במהלך ההתפתחות. ככל שהאי-אקטיבציה הזו מתרחשת מוקדם יותר במהלך הפיתוח, כך הנקודה המתקבלת גדולה יותר. ככל שזה מתרחש מאוחר יותר, הכתמים קטנים יותר.

גן המעיל הכתום החתולי

עד עכשיו לא ידענו איזה גן מסתתר מאחורי הלוקוס הכתום בחתולים.बार्शוסאסאקיעבודתו האחרונה זיהתה שזה לא הומלוג החתול של MC1R, אלא אחר: הגן Arhgap36. חתולים זכרים בעלי פרווה כתומה, כמו גם כתמים כתומים של חתולי קליקו, נושאים מוטציה בגן זה החוסמת את ייצור האומלנין ומאפשרת ייצור של pheomelanin.

שני המחקרים הללו הם דוגמה נפלאה למחקר טוב, בסיסי ומוצק, שמטרתו רק לספק את הסקרנות המדעית מבלי להכיר את יישומיו המיידיים, ולהבין, במקרה הזה, מדוע החתול השובב הזה גארפילד הוא כתום.

מאמר ערוך זה פורסם מחדש מהשיחהתחת רישיון Creative Commons. קרא אתמאמר מקורי.