Гены и хромосомы.

Любой признак может быть унаследован. Элементарная единица наследственности, отвечающая за появление какого-либо признака, называется геном (от греческого слова genos - род, происхождение). Наука, изучающая законы наследования, - называется генетикой.

У кошек (как и у людей) мужской сперматозоид и женская яйцеклетка сливаются во время оплодотворения в новую клетку, которая называется зародышевой клеткой или зиготой. Эта клетка делится несметное число раз, создавая новый организм. Сначала все клетки подобны, но чуть позже начинается специализированное развитие различных групп клеток, пока полностью не сформируется новый индивид, созданный из миллиона клеток. Каждая клетка состоит из ядра и цитоплазмы, состоящей из сложных структур, имеющих вид пластинок и канальцев.

В 1842 немецкий ботаник Карл Вильгельм Негель разработал методику окрашивания клеточного вещества, которая позволила рассмотреть ему маленькие тонкие нити в структурной части ядра. В то время он не имел даже самого отдаленного представления о глобальной роли этих нитей в наследственности.

Поскольку эти нити имеют особенность интенсивно окрашиваться основными красителями, их назвали хромосомами (от греческих слов chroma - цвет и soma - тело). Внешне хромосомы выглядят как длинные нити с нанизанными на них тысячами бусинок. Каждая бусинка - это ген. Уникальным явлением является то, что каждый ген имеет собственное фиксированное место на хромосоме, которое называется локусом.

Хромосомы всегда объединены в пары. Хромосомные пары имеют аналогичное генное строение: не идентичное, что означает совершенно одинаковое, а гомологичное, т.е. построенное по одному структурному принципу. Исключение составляют лишь половые хромосомы. Эти хромосомы называются Х- и Y-хромосомами. У кошки - две Х-хромосомы, у кота - одна Х- и одна Y-хромосома. В каждой паре хромосом (кошка имеет 19 пар хромосом: 18 пар гомологичных хромосом, называемых аутосомами или неполовыми хромосомами и одну пару половых хромосом) одна хромосома получена от отца и одна от матери. Поэтому котенок всегда получает случайным образом половину наследственных характеристик от отца и половину от матери.

Митоз и Мейоз

В книгах по генетике обычно очень много страниц посвящено объяснению особенностей строения клетки, чрезвычайно сложных процессов различных стадий деления клетки и самого механизма клеточного деления. Поскольку этот вопрос всегда рассматривается на начальной стадии курса, - многие бесповоротно теряют веру в свои силы именно на первом этапе своего знакомства с генетикой и тем самым терпят фиаско в постижении основ генетики именно на том материале, без которого в дальнейшем они бы могли прекрасно обойтись.

По-моему опыту, для нашей работы нам вполне достаточно знать следующее: существует 2 типа деления клетки. Эти два типа деления называются соответственно МИТОЗОМ (равнозначное деление) и МЕЙОЗОМ (редукционное деление, от латинского слова reduсtio - уменьшение).

МИТОЗ - это обычное деление клеток, при котором дочерние клетки имеют набор хромосом, идентичный родительской клетке, т.е. из клетки с 19 пар хромосом получаются две новые клетки также с 19 пар хромосом. Митотическое деление клеток приводит к увеличению числа клеток, обеспечивающих процессы роста, регенерации и замещения клеток у всех высших животных и растений.

МЕЙОЗ - это редукционное (или уменьшительное) деление клетки, при котором происходит формирование сперматозоидов в яичках и яйцеклеток в яичниках, и из клеток с 19 парами хромосом получаются две новые клетки, которые содержат 19 не парных, а единичных (отдельных) хромосом. В процессе оплодотворения мужской сперматозоид с 19 единичными хромосомами объединяется с женской яйцеклеткой с 19 единичными хромосомами в одну новую клетку с 19 парами хромосом, являющейся началом нового организма. Смысл "редукционного деления" состоит в том, что число половых хромосом в ядре клетки не удваивается с каждым новым поколением и таким образом у видов с половым размножением сохраняется постоянное число хромосом.

Основные (или базовые) окрасы

Черный и красный - два основных (или базовых) окраса у кошек. Оба сформированы под влиянием чрезвычайно сложного вещества, называемого меланином. Меланин бывает двух видов: один из них отвечает за черный окрас и называется эумеланином, а другой отвечает за красный окрас и называется феомеланином. На базе этих двух окрасов получаются абсолютно все другие окрасы (за исключением белого).

Окрас шерсти формируется под влиянием различных генов. Если оба гена в паре генов, опеределяющих некоторую характеристику, являются одинаковыми, то животное называется гомозиготным по данному признаку; если же они разные, то животное называется гетерозиготным по этой специфической характеристике. Но что значит одинаковые или разные? Здесь мы подошли к определению таких понятий, как доминантность и рецессивность. Доминантность означает "наступать", а рецессивность означает "отступать". Т.е. одна наследственная характеристика может быть "более сильной", чем другая. Черный - это сильный окрас, "наступающий" или доминантный. Лиловый - слабый окрас, "отступающий" или рецессивный. Это две вариации одной характеристики, расположенные в одном локусе и называемые аллелями. Они могут быть обе доминантные, обе рецессивные или одна доминантная, а другая рецессивная.

Генотип и фенотип

То, что одна из характеристик "отступает" перед другой отнюдь не означает исчезновения этой характеристики. Она сохраняется в наследственных признаках, в ГЕНОТИПЕ животного. В ФЕНОТИПЕ же (внешне заметные наследственные характеристики) мы можем увидеть совершенно иное. Из этого следует, что у гомозиготного животного генотип совпадает с фенотипом, а у гетерозиготного - нет.

Однако фенотип (от греческого слова phaino - являю, обнаруживаю) не ограничивается, как многие часто думают, тем, что мы можем увидеть. Это и то, что мы можем услышать, ощутить (текстура шерсти, запах), а также поведение животного и его характер. Фенотип - это итог реализации генетической программы, заложенной в генотипе, в определенных условиях внешней среды.

Проблема с определением генотипа существовала ранее, и будет существовать впредь. Наблюдая внешние характеристики животного, очень сложно провести границу между наследственными характеристиками и характеристиками, сформированными под влиянием окружающей среды. Большая часть признаков, которые мы наблюдаем внешне, частично обусловлена наследственными характеристиками и частично внешними обстоятельствами, условиями жизни и влиянием окружающей среды. Об этом мы тоже всегда должны помнить в нашей работе.

Красный и черный

Красный и черный (а правильнее было бы сказать красный и не-красный) расположены в одном и том же локусе на X-хромосоме. В этом смысле красный окрас - это окрас, сцепленный с полом. Коты, следовательно, имеют только один ген для окраса и могут быть только черными или красными. Кошки имеют две X-хромосомы и, следовательно, два гена для окраса. Если у кошки два гена черного окраса - она будет черной; если два гена красного окраса - она будет красной, ну а если у нее будет один ген красного окраса и один черного - мы увидим кошку черепахового окраса. Коты черепахового окраса встречаются крайне редко. Кроме красного с черным, существуют и другие разновидности черепахового окраса. Наиболее распространенным является голубо-кремовый окрас (blue-cream), который более логично было бы назвать голубым черепаховым. Голубые черепаховые кошки так же имеют один ген черного окраса и один ген красного окраса, осветленные до голубого и кремового.

Производные от черного окраса:

• sealbrown, blue,
• chocolate, lilac,
• cinnamon, fawn.

Lilac является производным от Chocolate и Blue.

Fawn является производным от Cinnamon и Blue.

Cream является производным от Red.

Наследственность, сцепленная с полом

Наследование признаков, гены которых находятся в X- или Y- хромосомах, называют наследованием, сцепленным с полом. Гены, локализованные в X-хромосоме и не имеющие аллелей в Y-хромосоме, наследуются от матери к сыну. Этот факт объясняет прописную истину: "Котенок-кот всегда получает свой окрас от матери", что легко прослеживается по следующим таблицам:

Это справедливо лишь для признаков, сцепленных с полом, наследование которых полностью соответствует распределению половых хромосом в мейозе.

Разбавление

Для определения окрасов, полученных от двух основных окрасов, часто используется термин "разбавленный". Однако это не всегда верно. Производные окрасы образуются двумя путями: путем уменьшения пигментных гранул на единицу площади и путем группирования и разнесения того же количества гранул. Следующие рисунки достаточно наглядно иллюстрируют это положение.

Черный окрас образуется круглыми пигментными гранулами, равномерно разнесенными по длине волоса. Голубой окрас формируется из того же количества пигментных гранул, которые просто сгруппированы в некие островки. Логичнее в данном случае было бы говорить о "группировании", а не о "разбавлении".

1. Голубой окрас: то же самое (как и у черного окраса) количество пигментных гранул сгруппировано в отдельные островки по длине волоса. Как такового разбавления нет (иногда его даже называют "ложным" разбавлением).
2. Шоколадный окрас: пигментная гранула удлиненной эллипсовидной формы. Результат: меньшее количество гранул по длине волоса. Пример подлинного разбавления.

• эумеланин (ответственный за черный окрас и его производные) и
• феомеланин (ответственный за красный окрас и его производные).

Очень важно запомнить, что существует различие между двумя видами "разбавления". Первый фактически даже не является разбавлением, а просто группирует гранулы пигмента. Второй изначально круглые пигментные гранулы удлиняет, превращая их в элипсовидные и уменьшает количество гранул по длине волоса. Причина, по которой это различие так важно, будет объяснена в III главе.

Словарь

Allele (аллель) - альтернативная форма одного и того же гена, который занимает один и тот же локус (фиксированное место) на двух хромосомах одной пары. Аллели могут быть доминантные, рецессивные или одна доминантная, а другая рецессивная.

Autosome (аутосома) - аутосомные или неполовые хромосомы - гомологичные хромосомы. Гомологичные - значит, подобные, построенные по одному и тому же принципу. Кошки имеют 18 пар гомологичных хромосом и 1 пару половых хромосом, всего 19 пар хромосом. Также см.: Хромосома.

Basic colour or pricipal colour (исходные или базовые окрасы) - черный и красный, все другие окрасы (за исключением белого) являются производными от этих двух окрасов.

Chromosome (хромосома) - в ядре каждой клетки существуют некие длинные, тонкие нити, состоящие из генов и называемые хромосомами. Кошка имеет 38 хромосом, разделенных на 19 пар. 18 пар гомологичных (построенных по одному принципу) хромосом, называемых аутосомными или неполовыми и 1 пару половых хромосом, называемых X и Y. Комбинация XX соответствует женскому полу, а XY - мужскому.

Dilution (разбавление) - уменьшение пигментации в черном или красном окрасах. Разбавление бывает двух видов: 1) Действительное разбавление, которое вызвано удлинением до эллипсовидной формы пигментных гранул и их разрежением по длине волоса, как мы это наблюдали в шоколадном окрасе; 2) "Ложное" разбавление, при котором пигментные гранулы группируются, сохраняя при этом форму и количество гранул основного окраса.

Dominant (доминантный) - за исключением половых хромосом, все остальные хромосомы парные, причем один ген приходит от матери, а другой от отца. Хромосомы являются носителями родительских генов. Если ген проявляется в фенотипе, то он называется доминантным. Доминантный ген скрывает влияние рецессивного гена.

Eumelanin (эумеланин) - один из двух разновидностей меланина, который отвечает за синтез черного пигмента и, соответственно, за черный окрас и его производные. Другая разновидность меланина называется феомеланином, отвечает за синтез желтого пигмента и, соответственно, за красный окрас и его производные.

Gene (ген) - элементарная частица, ответственная за передачу наследственной характеристики для данного признака.

Genotype (генотип) - совокупность наследственных характеристик.

Heterozygous (гетерозиготный) - мы говорим о гетерозиготности в том случае, если пара генов неравноценна, т.е. более сильный (доминантный) ген скрывает влияние менее сильного (рецессивного) гена.

Homozygous (гомозиготный) - мы говорим о гомозиготности в том случае, если парная пара генов равноценна, будь то доминантное или рецессивное состояние. Гомозиготное животное по характеристикам, к которым мы стремимся - высшая цель племенного разведения.

Locus (локус) - фиксированное место генов на хромосоме.

Melanin (меланин) - это химическое соединение, которое ответственно за окрас животного, главным образом за окрас шерсти и цвета глаз.

Phaeomelanin (феомеланин) - один из двух разновидностей меланина, который отвечает за синтез красного пигмента и, соответственно, за красный окрас и его производные. Другая разновидность меланина называется эумеланином, отвечает за синтез черного пигмента и, соответственно, за черный окрас и его производные.

Phenotype (фенотип) - внешнее выражение наследственных характеристик.