Вы когда-нибудь видели гепарда с «полосками» вместо пятен? Словно кто-то провел кистью по бокам, оставив размазанные чернильные струи. Такой уникальный рисунок не укладывается в шаблон, а его грациозный и редкий обладатель словно гость из параллельной саванны. Почему он так выглядит? Что скрывается за эффектным окрасом?
Необычный, редкий, королевский
В отличие от привычных гепардов с их мелкими, равномерно распределенными пятнами, королевский отличается ярко выраженными широкими полосами вдоль спины и крупными пятнами, будто нарисованными широкой кистью. Его шерсть напоминает абстрактную живопись, где элементы сливаются в единую композицию.
Эта особенность не влияет на скорость, удачливость при охоте или поведение. Сей красавец такой же стремительный спринтер, как и собратья. Но его появление – событие редкое. На всей планете таких кошек насчитывается меньше десятка в дикой природе и чуть более сорока в неволе.
В далеком 1926 году в тогда еще британской колонии Южная Родезия (сегодня Зимбабве) отвечающему за Мемориальную библиотеку и музей королевы Виктории (Queen Victoria Memorial Library and Museum in Southern Rhodesia) майору А.Л. Куперу (A.L. Cooper) презентовали необычную дикую кошку. Предположив, что перед ним помесь гепарда с леопардом, он отправил ее фото в журнал The Field и Британский музей естественной истории (Natural History Museum).
Там ее внимательно изучили и по лапам установили принадлежность к гепардам: у них, в отличие от других представителей семейства кошачьих, когти не втягиваются полностью. Предположительно такая особенность является адаптацией к спринтерскому бегу. По способу охотиться они ближе к псовым и их когти по строению занимают промежуточное положение между кошачьими и собачьими.
Позже майор прислал ее шкуру и еще 4 похожих зоологу Р. И. Поукоку (Reginald Innes Pocock), который в 1927 году даже описал их как новый биологический вид – Acinonyx rex, или «королевский гепард». Правда, уже через 12 лет сам же и отказался от этой идеи: ни по поведению, ни по анатомии королевский не отличался от обычных зверей и нормально с ними скрещивался.
Сегодня Acinonyx rex выделяют не как отдельный вид, а как цветовую морфу (то есть, передающийся по наследству внешний признак) единственного из ныне живущих вида Acinonyx jubatus. Но по-прежнему называют королевским за элегантность и невероятную редкость. В мире, где большинство окрасов служат маскировке, этот узор – чистое искусство природы.
К началу 1970-х годов в научном сообществе все чаще звучали тревожные голоса, что возможно, королевский гепард исчез. Однако в 1974 году на территории Национального парка Крюгера (Nasionale Krugerwildtuin) был заснят красавец с характерным узором, обитающий бок о бок с обычными представителями вида. Это стало первым подтверждением, что таинственные полосатые кошки все еще существуют в дикой среде.
Окончательное доказательство появилось спустя несколько лет, когда в 1978–1980 годах супружеская пара британских натуралистов Лена и Пол Боттриелл (Lena Godsall Bottriell, Paul Bottriell) провели экспедицию в Южную Африку. На сегодня случаи появления королевских гепардов официально задокументированы в Зимбабве, Ботсване и провинции Трансвааль в ЮАР. За последние сто лет было зафиксировано всего около 60 особей.
Пятна, полосы и генетика
В мае 1981 года на территории Южно-Африканской Республики в центре по сохранению гепардов De Wildt Cheetah and Wildlife Centre (он же Ann van Dyk Cheetah Centre) у двух стандартно пятнистых сестер от самца с королевским рисунком из бескрайних просторов саванны провинции Трансвааль родилось потомство. У каждой матери среди пятнистых малышей было по котенку с отцовским окрасом.
Это послужило отправной точкой для программы селективного разведения с целью выяснения генетических основ фенотипа. К 1986 году стало ясно: причиной необычного окраса является рецессивная мутация (подробности какие гены главнее – доминантный или рецессивный, что такое локусы и аллели и прочие хитрости генетики рассказано в данной публикации).
Определение гена, связанного с формированием особого рисунка у королевских гепардов, стало результатом работы двух групп исследователей – под руководством Грега Барша (Greg Barsh) из HudsonAlpha Institute for Biotechnology and Stanford University и Стивена О’Брайена (Stephen O’Brien) из Frederick National Laboratory for Cancer Research.
В 2010 году одному из членов команды О'Брайена Эдуардо Эйзирику (Eduardo Eizirik) удалось локализовать участок ДНК домашних кошек, контролирующий отметины у тигровых и пятнистых вариантов окраса Tabby. Это исследование привлекло внимание Грега Барша, которого давно интересовал вопрос появления узоров у представителей кошачьего племени. Две команды начали работать вместе.
Для начала они определили, что количеством меланоцитов (производящих меланин клеток) в фолликулах волосков управляет ген Edn3 (Endothelin 3). А вот за то, на каких участках кожи он будет активен, отвечает другой ген – Tabby (он же Taqpep, коротко Ta), кодирующий белок-фермент трансмембранную аминопептидазу Q. Еще на стадии эмбриона он очерчивает «зоны», где затем будут темные отметины в окрасе кошек. Именно «поломка» в Taqpep приводит к появлению пятнистых тэбби.
Генетический анализ гепардов показал наличие у обладателей королевского рисунка специфической мутации в гене Taqpep – вставки пары нуклеотидов в 20 экзоне (то бишь, в содержащем информацию для синтеза белка кодирующем участке ДНК). Такой сбой приводит к «поломке» ответственного за точное распределение пятен белка.
Если в цепочке аминокислот нормальной аминопептидазы на 977 месте располагается аспарагин, то в создаваемой дефектным геном он заменяется на лизин. Плюс еще смещается рамка считывания и дальнейшая информация с ДНК интерпретируется неправильно, в результате белок собирается не такой, как нужно – добавляются 110 неподходящих аминокислот. Возникает мутация N977Kfs110.
Несмотря на выраженное влияние на внешний вид, такая мутация, судя по исследованиям, не оказывает негативного воздействия на другие органы или общее состояние здоровья животных. У 217 исследованных диких гепардов с обычным окрасом ген Taqpep работал без сбоев, обеспечивая правильную округлость пятен и пропорциональность расстояния между ними.
Интересно, что точечная мутация в этом же гене, но в другом экзоне обнаружена у так называемых черных тигров – особей с необычным псевдомеланистическим окрасом. В обоих случаях мутация «ломает» белок, который должен синтезироваться по инструкции гена, что и приводит к необычным узорам на шерсти.
