Цвет шерсти животного определяется пигментами, вырабатываемыми в коже, волосах и мехе. Выработка пигментов контролируется генами, которые наследуются от родителей животного. Понимание того, как цвет шерсти передается из поколения в поколение, давно увлекало биологов и селекционеров.
Существует два типа пигментов, которые вносят вклад в цвет шерсти у млекопитающих:
Относительное количество этих двух пигментов создает разнообразие естественных цветов шерсти, которые мы видим. Генетика цвета шерсти сложна, в ней взаимодействуют несколько генов, создавая различные рисунки пигментации. Однако есть несколько основных принципов, которые применяются:
Давайте рассмотрим несколько примеров конкретных генов окраса шерсти, чтобы понять, как они наследуются.
Одним из ключевых генов, влияющих на цвет шерсти, является ген агути, который контролирует распределение черного пигмента. Доминантный аллель (A) приводит к пестрому окрасу шерсти, в то время как рецессивный аллель (a) дает сплошной окрас шерсти.
Для гена агути существует три возможных комбинации генотипов:
| Генотип | Фенотип |
|---|---|
| AA или Aa | Пестрая шерсть |
| aa | Сплошная шерсть |
Когда животное с пестрой шерстью скрещивается с животным со сплошной шерстью, потомство будет иметь пеструю шерсть. Это происходит потому, что доминантный аллель A от пестрого родителя маскирует проявление рецессивного аллеля a от сплошного родителя. Для получения однотонного потомства оба родителя должны иметь генотипы aa.
Ген расширения или E контролирует выработку черного пигмента эумеланина. Доминантный аллель E обеспечивает полную экспрессию черного пигмента, в то время как рецессивный аллель e ограничивает выработку черного пигмента. Ген расширения взаимодействует с геном агути, определяя, будет ли черный пигмент распределен сплошным или пестрым узором.
Существует два возможных генотипа:
| Генотип | Фенотип |
|---|---|
| EE или Ee | Позволяет производить полностью черный пигмент |
| ee | Ограничивает производство черного пигмента |
Животное с хотя бы одним аллелем E сможет производить черную шерсть, в то время как животные с двумя рецессивными аллелями e будут производить рыжую/желтую шерсть. Генотип ee необходим для истинно рыжего окраса шерсти.
Комбинации генов агути и расширения дают четыре основных рисунка окраса шерсти у собак:
| Генотип | Окрас шерсти |
|---|---|
| A_ E_ | Черно-подпалый/седловидный рисунок |
| A_ ee | Чисто-рыжий или желтый |
| aa E_ | Сплошной черный |
| aa ee | Чисто-рыжий/желтый сплошной |
Где подчеркивание представляет любой аллель (A, a или E, e). Другие гены дополнительно модифицируют эти основные узоры, чтобы произвести больше вариаций окраса шерсти, таких как тигровый, пегий и пятнистый.
У кошек ген агути производит узоры полосатой шерсти, а также рыжий/желтый пигмент. Доминантный аллель A производит пестрые узоры полосатой шерсти, в то время как рецессивный аллель a производит сплошные цвета шерсти. Взаимодействие с геном orange определяет, будет ли цвет шерсти черным/серым или рыжим/желтым. Ген Extension не работает у кошек.
Возможные генотипы и фенотипы агути у кошек:
| Генотип | Фенотип |
|---|---|
| AA или Aa | Рисунок табби |
| aa | Однотонный окрас |
Однотонный кот, повязанный с полосатой кошкой, произведет полосатых котят, поскольку доминирующий аллель A от матери контролирует экспрессию агути.
У кроликов серия аллелей в локусе C контролирует выработку пигмента. Доминирующий аллель C обеспечивает полный цвет. Рецессивный аллель cch обуславливает гималайский рисунок, а рецессивный аллель c — альбинизм. Существует четыре возможных генотипа:
| Генотип | Внешний вид |
|---|---|
| CC или Ccch | Нормальный пигмент |
| cchcch | Гималайский узор |
| Cc | Нормальный пигмент |
| cc | Альбинос |
Для альбиносного и гималайского узоров требуются два рецессивных аллеля. Скрещивание нормально пигментированных кроликов с альбиносами или гималайскими кроликами даст некоторое нормально пигментированное потомство, несущее рецессивный аллель.
Пятнистость у крупного рогатого скота, такого как пегий и цветной, контролируется геном пятнистости или S:
| Генотип | Внешний вид |
|---|---|
| SS или Ss | Однотонный |
| ss | Пятнистый |
Доминантный аллель S дает сплошной окрас шерсти, в то время как рецессивный аллель s вызывает пятнистость. Только гомозиготный рецессивный крупный рогатый скот (ss) будет иметь пятнистость. Скрещивание пятнистого и сплошного скота даст некоторое сплошное потомство, несущее аллель s.
В дополнение к простому доминированию/рецессивному наследованию часто существуют сложные взаимодействия между несколькими генами, которые контролируют цвет шерсти. Это включает в себя:
Например, у собак локус K определяет, может ли пигмент быть выражен (доминантный аллель KB) или нет вообще (рецессивный аллель ky). Это эпистатическое взаимодействие может препятствовать экспрессии других генов окраса шерсти.
У лошадей гены агути и расширения работают вместе, дополняя друг друга, чтобы производить гнедую, черную или каштановую шерсть в зависимости от комбинации аллелей.
Незначительные вариации оттенков шерсти могут быть результатом модификаторов полигенов, которые усиливают или подавляют эффекты основных генов.
Каждый родитель передает один из своих двух аллелей случайным образом своему потомству. Это приводит к разнообразным генетическим комбинациям и диапазону окрасов шерсти в пределах помета или поколения. Некоторые ключевые принципы наследования:
Но случайные вариации могут привести к тому, что цвета шерсти неожиданно появятся в пометах. Заводчики часто анализируют родословные, чтобы выявить носителей скрытых рецессивных аллелей, которые могут преподнести сюрпризы.
Заводчики животных тщательно подбирают пары для спаривания, чтобы получить желаемые цвета и узоры шерсти у потомства. Для разведения рецессивных признаков, таких как сплошная шерсть или пятнистость, оба родителя должны нести скрытый аллель либо в гомозиготной (aa, ss), либо в гетерозиготной (Aa, Ss) форме. Тестовое разведение помогает определить генотип животного на основе полученных окрасов шерсти.
Однако разведение цветных вариаций может быть спорным, если проблемы со здоровьем или поведением связаны с определенными генами. Например, рисунок мерль у собак связан с глухотой и проблемами со зрением. Ответственное разведение уравновешивает цвет шерсти со здоровьем, функцией и темпераментом.
Картирование генов и геномные исследования продолжают открывать новые локусы и аллели, влияющие на цвет шерсти у разных видов. Например, окрас буланый у лошадей прослеживается к гену буланый, в то время как рисунок табби у кошек связан с геном Taqpep. Сложная сигнальная сеть генов влияет на развитие и миграцию пигментных клеток во время эмбриогенеза.
Понимание генетической основы вариаций окраса шерсти имеет множество применений за пределами разведения животных. Оно дает представление о биологии развития, фенотипическом разнообразии, одомашнивании и даже пигментации кожи и волос человека. От различения видов до создания дизайнерских домашних животных генетика окраса шерсти остается увлекательной и быстро развивающейся областью исследований после столетий работы.
Подводя итог, можно сказать, что цвет шерсти определяется сложными взаимодействиями между несколькими генами, кодирующими выработку и формирование пигмента. В то время как основные локусы, такие как серии Agouti, Extension, Spotting и Albino, контролируют распределение черных, коричневых, красных и желтых пигментов, многие другие гены модулируют эти эффекты. Наследование следует принципам Менделя, но случайный набор аллелей может производить неожиданные фенотипы. Понимание ключевых генов окраски шерсти у разных видов позволяет селекционерам выбирать желаемые эстетические черты.
Генетический анализ продолжает открывать новые аллели и молекулярные пути, контролирующие пигментацию млекопитающих. Будущее обещает еще больше знаний о том, как генетика определяет впечатляющее разнообразие шерсти, грив, меха и волос, которые эволюционировали в животном мире.