Genetika iza mačijih pruga

January 12, 2022January 12, 2022 Natalija Miškov abisinske mačke, aguti gen, Dkk4 gen, epigenetika, evo devo, evolucija, genetika, mačke, obrasci boja, razviće, tigraste mačke

Jedan od aspekata morfološke raznovrsnosti unutar porodice mačaka jesu različiti obrasci šara na njihovom krznu. Stoga, postavlja se pitanje kako i ko je zadužen za te obrasce. Na koji način ćelija kože zna da li da stvara tamnu ili svetlu dlaku? Tim naučnika sa HudsonAlpha instituta za biotehnologiju u Alabami i Medicinskog fakulteta Univerziteta Stanford bavio se upravo ovom temom. Morfološka i genetička istraživanja doprinela su razumevanju molekularnih mehanizama koji su u osnovi razvoja specifičnih šara na krznu geparda, tigrova i mnogih drugih životinja. Analize su vršene na domaćim mačkama, a arhetipska šara tigraste mačke (Tabby cat) savršeno je poslužila u ove svrhe.

Tipovi tigrastih mačaka

Izvor: https://www.thesprucepets.com/all-about-tabby-cats-552489

Različiti dezeni krzna tigrastih mačaka

Izvor: https://www.smithsonianmag.com/science-nature/same-gene-guides-cheetah-and-tabby-cat-coat-patterns-44872618/

Koje mačke su tigraste mačke?

Mnogi misle da je tigrasta mačka samo jedna od mnogobrojnih rasa. Međutim, epitet tigrasta se odnosi na šaru krzna koja će se kod nekih lakše primetiti, a kod drugih teže. Pripitomljenim mačkama kamuflaža više nije od životne važnosti, zbog čega danas među njima možemo videti čitav spektar boja i šara. Gen koji je odgovoran za ovakvu šaru jeste aguti gen. Aguti gen kontroliše količinu i distribuciju eumelanina (braon/crno) i feomelanina (žuto/crveno) u dlaci sisara. Svaka mačka koja od barem jednog roditelja nasledi dominantan aguti gen imaće neki tip šare na krznu. Ukoliko od oba roditelja nasledi recesivan, neaguti gen, njeno krzno će biti jednobojno. Postoje četiri osnovna tipa tigraste šare i sve ih uslovljavaju varijacije jednog istog gena za boju. Poznate šare su: šatirana ili abisinska (ticked tabby), riblja kost (mackerel stripped tabby), klasična (classic blotched tabby) i pegava (spotted tabby).

Fenotip i genotip tigrastih mačaka

Izvor: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1755-148X.2010.00723.x

I pored toga što tigraste mačke karakterišu različite šare i boje, sve one dele karakterističnu šaru u obliku slova M na čelu. Za ovu simpatičnu oznaku vezuju se razne legende i mitovi. Po jednoj priči, ona potiče is Starog Egipta, gde je korištena reč ”mau” za mačku. Prema hrišćanskom verovanju, tigrasta mačka se pojavila kako bi utešila bebu Isusa. Kao znak zahvalnosti, devica Marija je pomilovala mačku ostavivši svoj znak.

Tigrasta mačka

Izvor: https://i2.wp.com/pawesomecats.com/wp-content/uploads/2014/10/cat-with-M-on-head.jpg?w=740&ssl=1

Gen koji utiče na obrazac šare na krznu

Teorijska osnova istraživanja bila je hipoteza Alana Turinga o tome kako se autonomno formiraju obrasci, nalik na pruge ili mrlje. Turing je predložio reakciono-difuzioni mehanizam koji opisuje pojavu periodičnih šara kroz hemijsku interakciju između ćelija, gde je jedna supstanca inhibitor, a druga aktivator. Aktivator stimuliše pojavu tamnih pigmenata, a takođe i podstiče razvoj inhibitora. Inhibitor se širi iz ćelije u ćeliju i sprečava dalju produkciju aktivatora i time kao rezultat dovodi do pojave svetlijih delova kože. Tim naučnika je uspeo da pronađe gen koji ima centralnu funkciju inhibitora kod mačaka – Dkk4 (Dickkopf 4).

Genetika mačijih šara

Izvor: https://www.nature.com/articles/s41467-021-25348-2

Tim je sarađivao sa organizacijama koje su hvatale divlje mačke i sterilisale ih ili kastrirale kako bi sprečile prenamnožavanje i poboljšale njihovo zdravlje. Budući da su mnoge mačke bile skotne, odbačeni embrioni su korišćeni za istraživanje. Posmatrajući više od 200 uzoraka embrionalnih tkiva na različitim stupnjevima razvića, naučnici su pronašli obrazac definišući ga kao debele i tanke oblasti na tkivima. Zaključili su da se isti obrazac šara koji postoji kod odraslih mačaka pojavljuje još u embrionalnom stadijumu pre nego što se formiraju dlake ili čak folikuli dlake. Dalje kroz istraživanje otkrili su da je centralni gen sa ulogom inhibitora u ovom procesu gen Dkk4. Različite količine istog se nalaze u tankim i debelim oblastima tkiva. Dkk4 potiskuje aktivaciju gena Wnt koji se nalazi u blizini. Gen Wnt je zadužen za signalne puteve koji utiču na stvaranje šare tokom embriogeneze.

Pomoću ovih genetičkih analiza naučnici su utvrdili kako abisinska mačka obrazuje svoje jedinstvene obrasce bojenja dlake. Pored ranije poznatih abnormalnosti u aguti genu otkriveno je da veliku ulogu u određivanju pigmentacije krzna igraju i mutacije Dkk4 gena. Proizvodnja pigmenata nije uključena ili isključena u redovnim zonama klasične šare tigraste mačke, već je raspršena, što dovodi do toga da dlaka bude pri korenu i vrhu tamnija nego u sredini. Ovakvu šaru Gregori Barš je prokomentarisao: ,,Uobičajeni obrasci su se smanjili u veličini i proliferisali toliko mnogo da se više ne mogu identifikovati kao pruge ili tačke”.

Mačji embrion razvija svoju dlaku zahvaljujući Dkk4 genu

Izvor: https://pictures-of-cats.org/wp-content/uploads/2021/09/Cat-embryo-developing-its-coat-pattern-th

Značaj istraživanja

Kod sisara se veoma malo zna o obrascima boja. Populacije divljih kopitara i mačaka su najbolji primeri, međutim oni nisu pogodni za genetička i eksperimentalna istraživanja zbog toga što su brojne vrste ugrožene i mnoge nisu dostupne. Iz tog razloga su domaće mačke poslužile kao dobar model s obzirom na njihovu pristupačnost, veliku raznovrsnost među rasama, kao i pogodnost za genomske i histološke studije. Razumevanjem osnova životinjskih šara moguć je napredak u evolucionoj i biologiji razvića.

Izvori

Koje mačke su tigraste mačke?

Gen koji utiče na obrazac šare na krznu

Značaj istraživanja

Preporučujemo