Кошки и гены

У кошек обнаружен доминантный ген Cerebellar ataxia (символ ЛС). Эта мутация приводит к повреждению структуры нейронов мозжечка: мозжечок оказывается гораздо меньше, чем должен быть в норме. Это влечет за собой нарушение координации движений. Дефект никак не проявляется, когда котенок отдыхает, но стоит ему подняться на ноги, как сразу бросается в глаза неуклюжесть его походки. Ноги как бы идут в разные стороны, и котенок часто падает. Иногда наблюдается дрожание головы. Из- за этого прием пищи становится для бедного котенка серьезной и часто неразрешимой проблемой: он не может ухватить кусок, а если пытается лакать молоко, то часто захлебывается, потому что его нос оказывается погруженным в жидкость. Эти нарушения, бывает, проходят со временем, а иногда сохраняются на всю жизнь. Тип наследования их не вполне ясен. Но скорее всего наследование идет по доминантному типу. То есть для проявления эффекта достаточно одной дозы мутантного аллеля..

К гораздо более тяжелым последствиям приводит мутация Tremor (символ tr). Это — рецессивная мутация. Она проявляется только в том случае, если получена от обоих родителей. У гомозигот по этой мутации дрожание тела наблюдается постоянно и часто переходит в тяжелые судороги. Механизм действия аллеля tr неизвестен. Показано, однако, что мозжечок у пораженных котят не изменен.

Известна рецессивная мутация, вызывающая водянку мозга. Hydrocephalus (символ hy). Котята рождаются с очень крупной, как бы распухшей головой. Часто у них наблюдаются при этом такие дефекты, как волчья пасть и заячья губа. Это нарушение несовместимо с жизнью.

Описанные выше аллели, по-видимому, активны только в нервных клетках и ведут к тяжелым нарушениям развития нервной системы.

Однако кроме генов, активных только в специфических типах клеток, есть гены, которые работают во всех клетках без исключения. Это так называемые гены домашнего хозяйства. Это — не моя метафора. Гены домашнего хозяйства — принятый в науке термин для обозначения генов, которые отвечают за синтез ферментов, необходимых каждой клетке не для выполнения ее функции в организме, но для ее собственной жизни, для внутренних нужд. Это ферменты, которые обеспечивают питание, дыхание клетки и другие фундаментальные процессы.

Дефекты в генах домашнего хозяйства, если они достаточно серьезны, могут приводить к гибели эмбриона на самых ранних этапах эмбрионального развития. Менее значительные дефекты или дефекты в менее важных генах домашнего хозяйства иногда не сказываются на развитии целого организма, а приводят к нарушениям только в отдельных типах клеток, для которых оказывается важным тот путь метаболизма, который при данной

мутации поврежден.

Рецессивная мутация по гену beta-palactosidase, ответственному за синтез фермента бета-галактозидазы [символ -р-даО ведет к прогрессирующему нарушению функции нервной системы, связанному с дегенерацией нейронных сетей. Заболевание проявляется в возрасте 4 месяцев. Возникает дрожательный паралич головы и лап. К 8 месяцам наступает полный паралич. К 12 месяцам развиваются эпилептоидные судороги и слепота.

К тому же типу мутаций относится Dilution lethal [символ d1). В этом случае нарушена функция фермента, отвечающего одновременно за метаболизм и предшественников меланина, и белков, обеспечивающих формирование нейронов. Гомозиготные по этой мутации животные имеют очень красивый светло- сиреневый цвет шерсти. Они меньше, чем их нормальные собратья. Симптомы нервных нарушений выявляются уже в возрасте 5 недель в виде дрожания головы. Оно становится все более заметным, и к 8 неделям возникают нарушения координации движений, развивается слепота и глухота. Причина этих нарушений — прогрессирующая дегенерация нейронов в стволовом отделе мозга.

Мутации, описанные выше, к сожалению, встречаются не только у кошек, но и у человека. Их детальное изучение поможет исследователям в разработке эффективных методов ранней диагностики врожденных дефектов у человека и подходов к их коррекции. Трудно сказать пока, какие методы лечения могут быть разработаны. Поэтому исследования в этой области разворачиваются широким фронтом. Кошка постепенно становится третьим основным лабораторным животным после мыши и крысы. Гомология наследственных заболеваний кошки и человека очень велика. Кроме описанных выше нервных наследственных болезней у кошек обнаружены диабет, гемофилия, порфирия и целый ряд других заболеваний.

Не нужно думать, однако, что мутации всегда вызывают грубые искажения поведения. Некоторые мутации могут вести к небольшим причудам. Реакция котов на валерьянку не исследована подробно генетиками, хотя по этому признаку в популяциях кошек есть значительное разнообразие. Одни не реагируют на валерьянку вообще, другие же реагируют излишне бурно. Очень хороший пример последних являют мой коты.

Описано разнообразие в популяциях кошек и по реакции на растение с символическим названием — котовник кошачий. Наличие реакции возбуждения на это растение обусловлено одним аллелем. Кошки, гомозиготные по этому аллелю, способны обнаруживать активное начало этого растения - эфирное масло транс-цис-непеталактон — в концентрации одна молекула на миллиард.

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».