Кошки и гены

Бородин Павел Михайлович

Подобного рода мутации у человека не описаны. Зато и у человека, и у кошки обнаружены мутации карликовости. Они приводят к торможению роста всего организма или отдельных его частей.

По аналогии с тем, что известно о механизме действия таких мутаций у человека и мыши, можно предположить, что у кошек пропорциональная карликовость, которая обусловлена рецессивным аллелем Dwarf (символ dw), имеет в своей основе повреждение клеток гипофиза. В этой железе, расположенной в основании головного мозга, внормесинтезируется

соматотропный гормон, который регулирует процессы роста. Сниженная продукция этого гормона или нарушения его активности, обусловленные мутацией, могут вести к торможению роста.

На

мышах, имеющих аномалии подобного рода, были сделаны попытки генотерапии. В зиготы, имеющие две дозы аллеля карликовости, вносили фрагменты ДНК гена крысы, отвечающего за синтез соматотропина. В ряде зигот этот фрагмент встраивался в геном и в должное время начинал синтезировать нужный гормон. Такие трансгенные мыши не только догоняли в росте своих нормальных собратьев, но часто и превосходили их.

Кроме пропорциональной карликовости, у кошек описаны еще две мутации, которые нарушали процесс роста не всего организма, а его отдельных частей.

В тридцатые годы была описана мутация Achondroplastic dwarf К сожалению, характер наследования этой мутации не был исследован подробно, и сама мутация была вскоре утеряна. Пораженные животные имели укороченные конечности. Мутации, гомологичные данной, наблюдаются у целого ряда домашних животных. У собак — это таксы и, видимо, бассеты. У овец на основе такой мутации была создана аконская порода. Она хороша тем, что коротконогие аконские овцы не в состоянии перепрыгнуть даже через небольшой забор, и поэтому их содержат без надзора.

Также не сохранилось подробное описание наследования утерянной к настоящему времени очень интересной мутации Kanqaroo. Кенгуровые котята имели сильно укороченные передние лапы. Они передвигались короткими изящными прыжками. Когда они сидели, то очень походили на маленьких кенгуру. Действительно жаль, что эта мутация утеряна. На ее основе можно было бы создать очень интересную породу.

Начав с развития нервной системы, мы как-то незаметно от нее отошли и занялись рассмотрением скелетных мутаций. Это неудивительно, ибо нет мутаций, действующих на одну систему и не затрагивающих несколько других. Плейотропное, множественное действие гена — не исключение, а правило. Все системы организма связаны в своем развитии. На справедливость этого утверждения указывает наличие множественных эффектов генов. Мы еще не раз столкнемся с фактами подобного рода. А пока завершим рассмотрение мутаций, повреждающих развитие конечностей.

У человека довольно часто встречается мутация шестипалости. Доминантная мутация такого рода Polydactyly (символ Pd) описана у кошек Дарвином: «Я слышал о нескольких семьях шестипалых кошек: в одной семье эта особенность передавалась, по крайней мере, в течение трех поколений».

У гомо- и гетерозигот по такой мутации возникает от одного до трех нормально развитых добавочных пальцев. Количество пальцев на разных лапах может варьировать. Чаще всего

аномалия проявляется на передних лапах. В любом случае добавочные пальцы не могут вырасти на задних лапах, если передние нормальны. Мутация полидактилии довольно часто встречается в канадских популяциях кошек.

Анализ мутации полидактилии у мыши показал, что эта аномалия развития обусловлена незаконной активацией нормального гена Sonic hedgehog в том районе зачатка лапки, где он в норме не должен быть активен. Эту незаконную активацию вызывает относительно короткий регуляторный элемент, который находится в интроне совсем другого гена, локализованного в той же хромосоме на расстоянии 1 млн. нуклеотидов от гена Sonic hedgehog.

У кошек описана еще одна доминантная мутация, меняющая анатомию конечностей, Split-foot [символ Sp): на передних лапах стопа оказывается расщепленной. Задние лапы, как правило, не повреждаются. Особых неприятностей

пораженным котятам этот дефект не причиняет. Они слегка прихрамывают при ходьбе, но в целом чувствуют себя вполне счастливыми. Эта мутация проявляется не у всех ее носителей. Генетики говорят в таких случаях, что мутация имеет варьирующую пенетрантность. Простим им эту слабость к терминам. Это красивое слово — пенетрантность — обозначает процент особей, проявляющих мутацию в фенотипе среди тех, кто эту мутацию имеет. Мы еще встретимся с этим понятием при рассмотрении других мутаций. Интересно, что мутации, аналогичные [сходные по проявлению) или гомологичные [сходные по происхождению) мутации Sp, обнаружены у человека.

Аналогов доминантной мутации, распространенной среди кошек с британского острова Мэн, Manx Taillessness [символ М), у человека не обнаружено. Легко понять почему. Эта мутация приводит к недоразвитию хвоста, которого у человека, как правило, нет. Соображение о том, что всякий человек есть гомозигота по этой мутации, представляется мне ошибочным. Дело в том, что хвост отсутствует полностью или сильно редуцирован в размерах у котов, гетерозиготных по этой мутации. Гомозиготы же гибнут задолго до рождения, и такие погибшие эмбрионы резорбируются. Поскольку мы не резорбируемся, хотя и не имеем хвоста, ошибочно думать, что мутация М имеет к нам какое-то отношение. Хвост можно потерять по тысяче разных причин. Интересующиеся проблемой хвостов отсылаются к Винни Пуху и к моей книжке «Этюды о мутантах». В главе «Длинная история с короткими хвостами» я привел исчерпывающий анализ этой проблемы.

Вернемся, однако, к кошачьим хвостам. У гетерозигот по мутации М они отсутствуют. Если же рудименты хвоста есть, то, как правило, они представлены сросшимися искривленными хвостовыми позвонками. У гетерозигот повреждения распространяются и на осевой скелет. Причем чем ближе к тому месту, где должен быть хвост, тем сильнее эти нарушения: они слабо заметны в шейном и грудном отделах, но становятся отчетливыми в поясничном и крестцовом. В последних отделах позвонки явно деформированы и часто сращены друг с другом. Нарушения затрагивают иногда кости таза. Все эти дефекты являются причиной сниженной жизнеспособности гетерозигот по данной мутации. Показательно, что самцы поражаются сильнее, чем самки.

Гибель гомозигот и сниженная жизнеспособность гетерозигот по мутации М не помешали, однако, созданию пород на основе этой мутации. Умелый подбор генетического фона позволил несколько компенсировать те нарушения развития, которые обусловлены мутацией М. Это показывает, что развитие признака контролируется не одним, а несколькими, часто очень многими генами.

Укорочение хвоста, характерное для японских бобтейлов, контролируется другими мутациями, которые подобрались в данной породе.

Вообще, укорочение и искривление хвоста характерно для многих видов домашних животных. Так же, как и висячие уши. У кошек тоже обнаружена доминантная мутация Folded-ears (символ Fd).

Слухи о ней доходили до Дарвина. Он писал, что «в Китае есть порода с висячими ушами». У гетерозигот по мутации Fd сначала вырастают нормальные уши. Но к 4-недельному возрасту их кончики начинают провисать. К трем месяцам они висят уже вполне отчетливо. Никаких других аномалий у таких животных не наблюдается. Но у гомозигот по этой, казалось бы, невинной мутации развиваются тяжелые поражения. Они имеют короткий, утолщенный хвост и настолько искривленные лапы, что лишены возможности нормально передвигаться. Это показывает, что разные дозы одной и той же мутации — одна или две — приводят к качественно разным дефектам развития. Аналогичную картину мы наблюдали для мутации М: одна доза вызывает недоразвитие хвоста, а две дозы — полную остановку развития на ранних этапах эмбриогенеза.