Strona główna

Kocia genetyka - podstawy

Kocia genetyka – podstawy

 Co decyduje o kolorze naszych oczu i włosów? Jak to się dzieje, że potomstwem kotów są zawsze kolejne koty, a psów psy? 

Najstarszym i intuicyjnie stosowanym podejściem było przewidywanie cech potomstwa na podstawie wyglądu zewnętrznego rodziców. Chociaż wiedza o tym, że istoty żywe w jakiś tajemniczy sposób dziedziczą cechy po swoich rodzicach była w praktyce stosowana od czasów prehistorycznych w celu poprawy wielkości plonów czy uzyskiwania nowych odmian zwierząt dzięki selektywnej hodowli, to dopiero w ubiegłym wieku zbliżyliśmy się do rozwiązania tej zagadki.

Początek nauki o genetyce, stanowiącej podstawę współczesnych programów hodowlanych dały prace niemiecko - czeskiego zakonnika i naukowca Grzegorza Mendla, który w 1886 roku jako pierwszy przedstawił podstawowe prawa dziedziczenia. Mendel badał groszek pachnący, ale odkryte przez niego reguły okazały się na tyle uniwersalne, że opisują mechanizmy dziedziczenia u wszystkich organizmów żywych. Nadal nie było wiadomo jednak, jak ta informacja jest przekazywana z pokolenia na pokolenie. Dopiero w 1953 roku przełomowego odkrycia w dziedzinie genetyki dokonali James D. Watson i Francis Crick, opisując strukturę DNA, kwasu dezoksyrybonukleinowego odpowiedzialnego za przekazywanie informacji genetycznej w komórkach.

Od tamtego czasu w badaniach podłoża genetycznego różnych cech dokonał się ogromny postęp. Współcześnie dysponujemy narzędziami dokładniejszymi niż tylko wnioskowanie na podstawie wyglądu zewnętrznego zwierzęcia, pozwalającymi precyzyjnie poznawać, określać geny i przewidywać cechy potomstwa.

Kocia genetyka jest fascynującą i wciąż rozwijającą się dziedziną. W 2007 roku świat obiegła informacja, że do ekskluzywnego klubu ssaków, których genom został rozszyfrowany (w tym gronie znajdują się psy, szympansy, szczury, myszy, krowy i człowiek) dołączył kot domowy, a do historii kociej genetyki przeszedł czteroletni kot rasy abisyńskiej o imieniu Cynamon, który pomógł w tych badaniach. Dane uzyskane z badań nad kocim genomem mogą pomóc w opracowywaniu nowych terapii także dla człowieka. Dzieje się tak ponieważ koty są dobrym modelem ludzkich chorób (m.in. są atakowane są przez wirus FIV podobny do ludzkiego wirusa HIV). Analiza sekwencji genomu kota pomoże również rzucić światło na ewolucję i początki udomowienia kotów.

Dziś trudno wyobrazić sobie prowadzenie profesjonalnej i odpowiedzialnej hodowli bez znajomości podstaw genetyki i reguł dziedziczenia cech. Zastosowanie odkryć z tej dziedziny nauki pozwala zrozumieć nie tylko imponującą różnorodność barwną kotów, ale także przez odpowiedni dobór par hodowlanych daje możliwość przewidywania i planowania cech kociąt. Dzięki wiedzy o dziedziczeniu cech hodowca ma możliwość stworzenia rozsądnego i służącemu kotom planu hodowlanego, tak aby uniknąć lub zredukować częstotliwość występowania chorób i anomalii genetycznych. A jest czego unikać: u kotów domowych występuje około 250 różnych chorób o podłożu genetycznym. Wspomniany kot Cynamon, którego genom wstępnie rozszyfrowano, cierpiał na retinopatię barwnikową, mogącą prowadzić do ślepoty.

Okazało się, że kot ma mniej więcej tyle samo genów co inne ssaki, około 20 tysięcy. W hodowli kotów, tak jak i innych zwierząt hodowlanych, dąży się do uzyskania, a następnie utrwalenia cech, które hodowca uważa za korzystne. Z tego punktu widzenia najciekawsze wydają się geny odpowiedzialne za dziedziczenie cech budowy, które przyporządkowują kota do konkretnej rasy (proporcje ciała, kształt tułowia i głowy), a także struktury, długości i barwy sierści oraz barwy oczu. Poznanie genetycznego uwarunkowania tych cech pozwala przewidzieć, na podstawie dokładnych informacji o rodzicach i dalszych przodkach, w jakim stopniu i czy w ogóle wystąpią one u planowanego potomstwa. Geny decydujące o różnorodnych cechach kociej sierści wciąż nie są do końca zbadane.   Wciąż odkrywane są nowe odmiany barwne, a bywa też, że dotychczas obowiązujące teorie wymagają gruntownej weryfikacji. Chociaż lata selektywnej hodowli spowodowały, że z szarobrązowej krótkiej sierści kota nubijskiego (będącego przodkiem kota domowego) udało się uzyskać niezliczone i niespotykane w naturze odmiany umaszczeń i długości futra, to jak dotąd precyzyjnie poznaliśmy jedynie nieliczne geny odpowiadające za dziedziczenie cech okrywy włosowej kota oraz opracować testy genetyczne umożliwiające ich wykrycie.

Zanim przejdziemy do szczegółów konieczne będzie poznanie podstawowych pojęć z zakresu genetyki:

Geny to podstawowe jednostki dziedziczności, na których opiera się cały proces dziedziczenia. Zespół wszystkich genów, znajdujących się w komórkach danego organizmu nazywany jest genotypem. Warunkują każdą cechę morfologiczną i fizjologiczną dziedziczoną przez kota: kolor oczu, kolor i strukturę futra, grupa krwi, jak również wzorce zachowań i cechy psychiczne, takie jak temperament.

Każdy kot posiada zatem zestaw genów (genotyp), odziedziczony po swoich rodzicach. Geny są w sposób liniowy (jak paciorki na sznurku) ułożone w chromosomach. Każdy gen zajmuje w chromosomie ściśle określone miejsce zwane locus - w locjach znajdują się geny odpowiedzialne za dziedziczenie jednej konkretnej cechy.

Warto w tym miejscu przypomnieć, że każdy kot ma 38 chromosomów, ułożonych w 19 par (człowiek ma 23 pary chromosomów). 18 par to tak zwane autosomy, natomiast ostatnia para jest inna: to chromosomy płciowe określające płeć danego kota. Kotka ma dwa chromosomy X (określa się ją symbolem XX), kocur ma jeden chromosom X, a jeden Y (kocura oznacza się symbolem XY). I chociaż wydaje się to nieprawdopodobne, to te 38 chromosomów wystarczy, aby przedstawić wyjątkowość każdego z kotów.

Podczas procesu tworzenia gamet (komórek jajowych u samic i plemników u samców) pary chromosomów losowo się rozdzielają, tak więc każda gameta ma zestaw pojedynczych chromosomów zamiast par. Każde z rodziców przekazuje nowemu kotu swoją połowę zestawu. Gdy połączą się one ze sobą, dostaniemy organizm mający znów pełny zestaw 38 par chromosomów, a w każdym pary genów mówiących o danej właściwości organizmu. Jeden pochodzi od matki (z komórki jajowej), drugi od ojca (z plemnika). Jest to zestaw odmienny od kompletów genów rodziców, na dodatek stworzony losowo i to właśnie decyduje o niepowtarzalnym wyglądzie i charakterze naszego kota. Co istotne: daną cechę warunkuje zawsze para genów: od ojca i od matki. Każde z rodziców ma w ten sposób swój wkład w wygląd kociaka. To, co widzimy jako ostateczny efekt układu i działania genów, czyli wszystkie cechy ujawnione w wyglądzie i fizjologii (np. grupa krwi) kota, składa się na jego fenotyp.

Każdy gen ma swoje odmiany, niosące informację o odmiennych właściwościach; występują wszak różne kolory sierści czy kolory oczu. Daną wersję (odmianę) genu nazywamy allelem. Allele pojawiły się w przyrodzie na skutek mutacji, czyli błędów w kopiowaniu informacji podczas przekazywania jej następnym pokoleniom (przykład: gen odpowiedzialny za czarny kolor sierści ma dwie mutacje: jedna warunkuje kolor czekoladowy, druga cynamonowy). Każdy chromosom występuje w parze, dlatego w komórce znajdują się dwa allele na daną cechę. O pojawieniu się danej cechy decydują więc co najmniej dwa allele. Ponieważ kot dziedziczy geny po obojgu rodzicach, to może mieć w swoim zestawie genów dwa takie same alelle na daną cechę lub różne. Kiedy kot ma dwa takie same alelle na daną cechę nazywamy go homozygotą. Natomiast jeśli alelle w parze odpowiedzialnej za daną cechę nie są jednakowe, kot pod względem tej cechy heterozygotą.

Alelle mogą występować względem siebie w różnych relacjach i mogą rozmaicie na siebie oddziaływać. Niektóre allele (odmiany danego genu) są silniejsze od innych - wówczas cecha, za którą odpowiadają, będzie zdeterminowana właśnie przez ten mocniejszy z nich, zwany dominującym. W fenotypie kota widoczny będzie efekt działania alellu dominującego. Allel „słabszy”, który nie przejawi się w fenotypie nosi nazwę recesywnego (ustępującego). Geny w zapisie zwyczajowo oznacza się literami alfabetu. Gen (allel) dominujący oznacza się przy zapisie krzyżówek genetycznych zawsze wielką literą, natomiast recesywny – małą.

Zobaczmy to na przykładzie: allel B dający u kotów czarny kolor sierści jest dominujący wobec allelu b (dającego kolor czekoladowy lub cynamonowy). Para alleli BB da nam kota czarnego (homozygotę dominującą), para Bb da kota fenotypowo czarnego (ale heterozygotę), natomiast para alleli bb - kota czekoladowego (homozygotę recesywną). Mamy zatem dwa koty fenotypowo takie same: czarne, ale każdy z nich ma inne geny. Znając genotyp kota możemy jednoznacznie przewidzieć jego fenotyp, ale w drugą stronę wnioskowanie takie może okazać się błędne: jeden z czarnych kotów jest przecież heterozygotą.

Oczywiście na to, jak ostatecznie będzie prezentował się fenotyp naszego kota wpływ mają dwa czynniki: genotyp i środowisko. Cechy fenotypowe częściowo zmieniają się pod wpływem środowiska. Genetyka, chociaż jest nauką statystyczną, odpowiada jednak na pytania zadawane przez podjęciem decyzji o rozmnażaniu kotów hodowlanych: jaki będzie planowany miot? Jakie kocięta urodzą się po tak dobranej parze rodziców? Dlatego odpowiedzialny hodowca dokładnie analizuje informacje o genach swojego pupila zawarte w jego rodowodzie: tylko w ten sposób ma szansę uniknąć przykrych niespodzianek i otrzymać kocięta takie, jak sobie wymarzył.

Do tej pory w hodowli kotów udało się precyzyjnie określić kilka genów odpowiadających za dziedziczenie cech okrywy włosowej i zastosować tę wiedzę w praktyce hodowlanej, między innymi trzy główne geny mające wpływ na kolor sierści kota: gen odpowiadający za produkcję barwnika i jego mutacje, gen odpowiadający za rozjaśnienie tego ubarwienia oraz gen koloru rudego. To z nich i ich mutacji bierze się cała nieprawdopodobna różnorodność kocich maści. Prawidłowościami w dziedziczeniu tych genów zajmiemy się w następnych artykułach poświęconych kociej genetyce.