Кошки, гены и эволюция - Павел Михайлович Бородин

Долгие и, казалось бы, бессмысленные блуждания эмбриональных клеток от места их образования до места их постоянной работы характерны не только для меланобластов и иных производных нервного гребня, но и для многих других типов клеток. Взять хоть половые клетки. Они появляются на 10–12-й день кошачьей беременности, но не внутри самого зародыша, а рядом с ним на задней стенке желточного мешка, там, где зародыш соединяется с этим мешком. Затем они проникают сквозь стенку задней кишки (это часть будущего кишечника зародыша) и ползут вдоль пленки, которая держит кишечник, к зачаткам гонад. Они добираются туда примерно на 3–4-й неделе кошачьей беременности.

Есть разные оправдания для этих движений. Кто-то видит в них очередное доказательство старинного биогенетического закона: онтогенетические движения повторяют эволюционные преобразования. Есть школа мысли, которая рассматривает их как способ контроля качества будущих половых клеток – марафон на выживание. Кто дополз – годен, кто отстал – до свиданья, нам такие хилые половые клетки ни к чему.

Движения клеток во время развития – это отдельная, захватывающая и малопонятная история. “Сколько их! куда их гонят?” Как они узнают, куда им плыть? Они что, слышат далекий зов? Или в теле эмбриона постепенно закладывается дорожная сеть, а вернее, разные сети для транспорта разных типов клеток? Как клетки движутся? Они что, активно переползают с места на место, протискиваясь между другими клетками? Или клетки дорожной сети перебрасывают мигрантов от одного верстового столба до другого?

Меланобласты активно мигрируют между клетками кожи²⁴. При этом они используют стандартный набор белков, определяющих движения клеток. Это внутренние моторные белки (тубулины и актины) и внешние сигнальные белки, которые обеспечивают диалог между различными клетками кожи.

В мембране меланобластов есть специальные белки, которые воспринимают сигналы окружающей среды. Именно эти белки взаимодействуют с белками из межклеточного пространства и белками, выступающими над поверхностью клеток кожи. Благодаря этому происходит перемещение меланобластов от того места, где возникли, к месту назначения. А их несколько. Во-первых, это кожа, во-вторых, сетчатка глаза, в-третьих, улитка внутреннего уха. Расстояния от нервного гребня неблизкие.

Тем не менее нормальные меланобласты эти расстояния преодолевают и прибывают к месту работы точно в тот момент, когда для них подготавливаются рабочие места. О том, что делают они в глазах и ушах, мы поговорим чуть позже, а сейчас сосредоточимся на коже.

Прежде чем заселить волосяные фолликулы по всему телу, меланобласты мигрируют в так называемые пигментные центры. У кошачьего эмбриона они расположены на темени, в основании хвоста, на лопатках и вдоль спинного хребта. Достигнув пигментного центра, меланобласты начинают делиться и уже оттуда диффузно распределяться по коже. Они внедряются в волосяные фолликулы и заканчивают дифференцировку, превращаясь в меланоциты, которые уже готовы к синтезу пигментов.

По-видимому, вероятность образования головного и хвостового пигментных центров у кошки выше, чем грудного и спинного. Поэтому голова и хвост оказываются в терминологии Рулье наиболее устойчивыми районами окраски. А наиболее уступчивыми – те, которые находятся далеко от центров пигментации, – лапы, брюхо, грудь.

Меланобласты, как и все остальные клетки в развивающемся организме, строем не ходят. Кто-то торопится, кто-то зависает. В итоге даже в отсутствие в геноме мутаций сильного эффекта небольшие белые пятнышки могут возникать в местах, удаленных от пигментных центров или по каким-то причинам трудных для прохождения меланобластов. У кошек это манишка и фиговый листочек в паху.

Итак, белые депигментированные пятна возникают на тех частях шкуры животных, к которым предшественники пигментных клеток не успевают прийти вовремя.

Известно несколько мутаций гена KIT^{25, 26}, которые нарушают размножение и миграцию меланобластов. В классической генетике млекопитающих этот ген обозначают буквой W (Dominant White) по фенотипическому эффекту его мутаций (рис. 2–1).

Ген KIT контролирует синтез одного из белков-рецепторов, расположенных на мембране меланобластов. Этот белок играет ключевую роль в их миграции и пролиферации (размножении). Изменения структуры белка KIT ведут к нарушению этих процессов и в конечном счете к возникновению на теле животного депигментированных белых участков.

Рис. 2–1. Структура нормального (w) и мутантных аллелей (w^g, w^sal, W^S, W) гена KIT кошки. Стрелки показывают направление доминирования.

Рецессивная мутация w^g (Gloving – оперчачивание?) снижает скорость миграции меланобластов всего чуть-чуть. В самых далеких от нервного гребня участках кожи – на кончиках лапок, куда меланобласты не пришли вовремя, – шерсть вырастает совершенно белой. Белые перчатки служат дресс-кодом породы бирманская. Но еще Рулье отмечал, что они широко распространены и среди беспородных кошек: “…что заметил простолюдин в остроте своего рода: «вишь… кошка – чулочки надела, а башмачки или сапожки позабыла»”, – писал он²³.

Полудоминантная мутация белой пятнистости W^S (Piebald Spotting) в гене KIT ведет к гораздо более значительному торможению миграции меланобластов. Здесь белое пятно охватывает грудь, брюхо и бока (вкл., илл. 6, 14, 18, 20, 21, 23). Проявление мутации W^S зависит от ее дозы. В двойной дозе – в гомозиготном состоянии – она приводит к образованию большой зоны депигментации. У гетерозигот размер белой пятнистости меньше.

Однако качественную границу между размерами пятен у гомо– и гетерозигот провести трудно. Площадь пятна зависит не только от дозы этого гена, но и от генетического фона, на котором этот ген проявляется. У отдельных гомозигот размер пятна может быть меньше, чем у иных очень пегих гетерозигот. Проявление этого гена модифицируется другими генами более слабого действия, находящимися на других хромосомах. Сами по себе они не приводят к появлению белой пятнистости, но способны увеличивать или уменьшать ее размер у носителей аллеля W^S. Такие гены называются генами-модификаторами.

Многие модификаторы не являются генами в традиционном смысле этого слова: они не кодируют белков. Они представляют собой довольно короткие участки ДНК, которые, взаимодействуя с белками транскрипции, могут менять интенсивность или продолжительность продукции белка основным геном, то есть тем геном, проявление которого они модифицируют. Как вы помните, усиливающие модификаторы называются энхансерами, а снижающие – сайленсерами.

В гене KIT есть доминантная мутация Dominant White (символ W). Она практически полностью лишает способности к миграции и пролиферации и меланобласты, и некоторые другие производные нервного гребня²⁵. Иногда меланобластам удается внедриться в волосяные фолликулы, расположенные на голове кошки, и тогда там наблюдаются небольшие окрашенные участки. Количество меланобластов, достигших сетчатки, у разных носителей этой мутации может быть разным. Если их много, то глаза имеют нормальный желтый цвет, если очень мало – голубой. Бывает и так, что в один глаз попало много, а другой мало. В таком