Особенности генетики кошек: закономерности и использование на практике

Использование закономерностей генетики кошек заводчиками

Массовое разведение пород кошек в нашей стране насчитывает большое количество времени. Сегодня распространенным методом разведения кошек является профессиональное племенное разведение. При этом необходима специализированная литература, которая будет содержать правила разведения различных пород, информацию о принципах и актуальных методах племенной работы.

Самой первой ступенью к изучению кошачьей генетики для начинающих заводчиков служит книга П. М. Бородина: «Гены и кошки». В ней излагаются:

• основные закономерности наследования признаков семейства кошачьих;
• изменение механизмов работы генов, которые рассматриваются на конкретных примерах применительно к представителям семейства кошачьих.

В ней представлены разделы, которые посвящены племенному разведению кошек и генетическому наследованию пород, которые представляют декоративный и эстетический интерес.

Определение 2

Порода – это совокупность домашних животных одного вида, искусственно созданная человеком и характеризующаяся: определёнными наследственными особенностями; наследственно закреплённой продуктивностью; внешним видом.

Вся совокупность вышеупомянутой информации представляет интерес для селекционеров и заводчиков, которые позволяют спрогнозировать возможное появление потомства при разведении по принципу инбридинга.

На первый взгляд, может показаться, что для успешного разведения породистых кошек достаточно знать список генов и общие методы, и правила разведения. Но на практике этого знания оказывается недостаточно. Требуется более глубокий перечень знаний, описывающих генетические закономерности наследования признаков кошек.

Заводчики кошек должны помнить, что они не могут ограничиваться исключительно племенной работой с разными породами. Они должны понимать основные закономерности наследственности и изменчивости различных популяций кошачьих. И наконец, сведения по частной генетике кошки настолько неполны, что обнаруживаемые в разведении эффекты часто невозможно соотнести с заведомо известными данными. Приходится пытаться реконструировать путь возможного происхождения и последствий таких эффектов опять-таки на основе обще генетических закономерностей. Тем самым генетику кошек можно рассмотреть, как развивающуюся дисциплину.

Таким образом, генетика кошек не содержит список готовых рекомендаций по разведению тех или иных пород кошачьих, имеющих конкретный окрас, а позволяет выработать комплекс шагов по использованию знаний о механизмах наследования тех или иных признаков в племенной работе с конкретными популяциями кошек.

Причины синдрома Марфана

Данное генетическое заболевание вызвано дефектом гена FBN1 в длинном плече 15 хромосомы. Этот ген кодирует белок гликопротеин фибриллин-1, который отвечает за прочность и эластичность соединительной ткани. Соответственно, все проявления патологии связаны с тем, что соединительнотканные структуры в организме человека теряют свои нормальные свойства.

Наследуется мутация по аутосомно-доминантному признаку, то есть дети получают патологический ген от родителей, которые страдают от патологии. При этом шанс ребенка получить мутацию от одного из родителей составляет 50% (рис. 1). Синдром не передается через поколение: здоровые дети больных родителей не могут передать ген своим потомкам.

Однако примерно у 25% людей с синдромом Марфана никто из родителей не оказывается носителем аномалии гена FBN1: в таком случае мутация развивается спонтанно.

До сих пор не выявлено определенных факторов риска развития этого генетического нарушения: заболевание встречается одинаково часто среди мужчин и женщин, а его распространенность не зависит от расы или этнической группы. Частота заболеваемости у этой патологии составляет примерно 1 случай на .

Если клинические признаки мутации ярко выражены, заподозрить болезнь можно уже в первые месяцы жизни ребенка, но стертые формы заболевания часто проявляются уже во взрослом возрасте, когда пациент обращается к врачам по поводу различных проявлений синдрома.

Важно! Не стоит записываться на генетическое обследование в качестве медосмотра. Поиски «поломки» гена FBN1 оправданы только в случае, если болезнь проявляет себя характерными признаками: бессимптомное носительство этой мутации невозможно

Если у одного из родителей установлен этот диагноз, будущей маме следует пройти генетическое обследование еще до родов. Это позволит заранее узнать, передалась ли аномалия ребенку.

Разрисованные кошки

Часто встречающийся у мейнов рисунок на шерсти называется табби или, если произносят на английский манер, тэбби. Учёные утверждают, что табби присутствует в генотипе всех без исключения кошек – он достался им по наследству от диких лесных предков. Рисунок получается за счёт того, что под воздействием определённого гена окрас кошачьих волос является зонированным. Говоря попросту, это означает, что волосок не монохромный, а полосатый, в чём можно убедиться при ближайшем рассмотрении.

В зависимости от того, как на отдельном волосе расположены светлые и тёмные участки, на шерсти складывается тот или иной рисунок. Табби подразделяется на различные «орнаменты», к примеру:

• тигровый окрас – это сплошные параллельные полоски;
• пятнистый – полоски прерывистые;
• классический – мраморные разводы.

Последний выигрышнее всего смотрится на мейн куне чёрного окраса, чёрный мраморный мейн выглядит удивительно благородно.

окрас табби пятнистый

Элегантный тикинг

Нехарактерная для мейнов разновидность рисунка – тикированный. При таком окрасе вся масса шерсти состоит из полосатых (тикированных) волос при отсутствии выраженного рисунка (его остаточные признаки могут быть на ногах, на груди и на лбу). Тикинг больше распространён среди абиссинских кошек, мейн кун с этим окрасом – большая редкость. Выглядят такие коты очень элегантно, особенно чёрный тикированный.

Очарование пестроты

Черепаховый окрас является хорошей приметой – многие верят, что разноцветные кошки приносят своим владельцам удачу во всех начинаниях. Возможно, это и не так, но они точно приносят радость и эстетическое наслаждение.

Пёстрый мейн кун, особенно с «дымом», невероятно живописен

И в данном случае не столь важно, будет ли это классическая «черепаха» (беспорядочно разбросанные пятна любых цветов, кроме белого), или коричневый пятнистый, напоминающий окраской осеннюю листву, или кремово-голубой черепаховый, сочетающий в себе нежные пастельные оттенки. Все без исключения «черепахи» великолепны!

Показания для проведения генетических анализов

Основные показания для анализа генетического материала на наличие мутаций:

• Генетические заболевания в семье. Можно предугадать их возникновение, рассчитав риск появления подобных мутаций и, как следствие, развития данного заболевания в будущем. Генетическая нагрузка обследуемого также является риском передачи дефектных генов потомству.
• Рак в семье. Если у кого-то в семье были опухоли, вероятность заболеть раком у родственников возрастает. Основываясь на генетическом тестировании, такие предположения могут быть проверены и, при необходимости, предприняты профилактические меры или раннее лечение. Быстрое обнаружение рака значительно увеличивает шансы на победу над болезнью.
• Выкидыши у женщин. Проблемы с беременностью могут возникать из-за хромосомных аберраций, поэтому следует изучить как родителей, так и материал эмбриона. 
• Бесплодие. В случае неудачных попыток забеременеть, ДНК-тесты помогают определить причину этого явления.
• Пренатальные тесты, указывающие на риск заболевания у ребенка. Если есть подозрение, что плод подвержен риску генетического заболевания (синдром Дауна, синдром Эдвардса, Патауа), можно назначить пренатальный генетический тест. Стоит подумать о ДНК-тестах, когда на риск развития генетических мутаций у ребенка может повлиять возраст родителей (от 40 лет).
• Аллергия, непереносимость. На основе тестов также диагностируется непереносимость пищевых продуктов и аллергия, планируется диета.

Даже если четких показаний для генетического тестирования нет, вы можете сделать анализы в качестве профилактики. 

Генетические заболевания кошек: как передаются

Если рассматривать пути передачи тривиально, то дефектные гены присутствуют у кошек всегда. Но находятся они в гомозиготном, гетерозиготном или, даже, в полулетальном виде.

Чаще генетические заболевания диагностируются у высокопородистых кошек и объясняется это близкородственным скрещиванием (инбридингом), которым грешат заводчики. В питомниках практикуют внутрилинейное разведение особей, скрещивают кошек, имеющих одного общего предка. В результате скрытые рецессивные гены однажды переходят в гомозиготную форму, и у котенка проявляется весь дефектный «букет» заболеваний.

Патологии, которые проявляются при рождении:

• менингоцеле (грыжа мозговых оболочек);
• плоскогрудие;
• циклопия;
• волчья пасть;
• отсутствие носа (ноздрей).

При заболеваниях, которые видны сразу у котенка при рождении, пару, участвующую в вязке выбраковывают и стерилизуют. Появление больных котят говорит о том, что кот, кошка несут в своем ДНК дефектную наследственность.

Есть генетические заболевания кошек, которые обусловлены не только наличием в ДНК дефектного гена, но и сочетанием определенных факторов внешней среды, которые действуют на животное.

«Дымные» красавцы

Очень эффектно выглядят «дымные» кошки, особенно когда блестящая, ухоженная шёрстка колышется и переливается на свету. Дымчатый окрас, получается, из-за того, что корень у каждого кошачьего волоска белый, а конец окрашенный, причём с разной интенсивностью. К примеру, у мейн куна окраса чёрный дым основной цвет проявлен сильно.

В международной кодировке этот признак отмечается латинской буквой S, которая, в зависимости от трактовки, может означать smoke (дым) или silver (серебро). По степени прокраски волоса дымность подразделяется на такие категории:

• обычный дым – прокрашена половина волоса;
• затушёванный дым – прокрашена четверть волоса;
• шиншилла – волос прокрашен на восьмую часть.

окрас голубой дым

окрас красный дым окрас черный дым

Изысканное серебро

Несколько особняком в этой градации стоит кун серебристый. Это настолько светлый окрас шерсти, что его очень трудно отличить от белого, особенно в детском возрасте. Серебристый котёнок мейн кун обычно опознаётся по цвету глазной радужки: белый мейн, вероятнее всего, «носит» голубые глаза, а серебряный – зелёные. Со временем серебристая шерсть немного темнеет, на ней ярче проявляется рисунок, называемый «табби» (речь о нём пойдёт ниже). Кошки такого окраса вообще очень привлекательны и необычны, но особенно изысканно смотрится так называемый «мрамор на серебре», когда по серебристой шерсти пущены широкие спиральные полосы, напоминающие мраморные узоры.

окрас серебро табби окрас черепаховое серебро биколор окрас красное серебро

Как наследуются хромосомные патологии

Эти заболевания детям передаются от родителей, хромосомы которых имеют измененные участки. Причем в большинстве случаев мама и папа даже не знает о существовании у них особенности, которая однажды дает о себе знать рождением больного ребенка. Чтобы выяснить причины этого явления, нужно понять, как происходит наследование болезней.

Существует несколько вариантов передачи таких заболеваний:

• Аутосомно-доминантный, при котором патология возникает, если хотя бы у одного родителя есть дефектный ген. Вероятность рождения больного ребёнка в этой паре составляет 50%. Пример – хорея Хантингтона, при которой наблюдаются непроизвольные движения и судороги.
• Аутосомно-рецессивный – вариант, при котором больной ребенок появится, если одинаковый «дефектный» ген есть у обоих родителей. К этой группе относится большое количество заболеваний, при которых поражается нервная система, обмен веществ или наблюдается неправильное развитие органов.
• Кодоминантный – в этом случае нарушение проявляется частично. Например, такой болезнью является серповидно-клеточная анемия, при которой красные кровяные клетки имеют форму серпа и не могут полноценно переносить кислород к тканям. У ребёнка с кодоминантным типом болезни в крови обнаруживаются как нормальные эритроциты, так и измененные.
• Сцепленный с полом. Такими недугами страдают только мальчики или девочки. Самый известный вариант – гемофилия, при которой не сворачивается кровь. Заболевание наблюдалось у сына последнего российского императора и у многих европейских королей и царей. Женщины являются только носителями – болезнь у них не проявляется.

Во всех случаях родители могут быть вполне здоровы и даже не знать о своей генетической особенности. Поэтому выявить нарушение можно только с помощью анализа.

Тип шерсти

Ген строения волосков регулирует длину и текстуру шерстинок. Некоторые из них получили собственные названия, поскольку характерны для определенных пород. К таким относятся генотип сфинкса, корниш-рекса и орегонского, американской жесткошерстной. Они определяет, каким будет животное:

• лысое или с шерстным покровом;
• длинношерстное/с короткими волосками;
• кудрявое/с гладкими шерстинками;
• с мягкой/жесткой шерстью.

Другие характеристики

Нет такой мелочи в конституции тела животного, его признака, который не определялся бы генетикой. Например, цвет глаз, группа крови, альбиносность, генетические наследственные заболевания, интенсивность окраса, полидактилия. Часто влияние одного фактора неразрывно связано с другим. Белые голубоглазые коты часто глухие, а рыжие мейн-куны имеют по 6 пальцев. Лысые канадские сфинксы всегда с закрученными хвостами.

Скрининг одного или обоих супругов на носительство наиболее распространенных моногенных заболеваний

Этот скрининг можно смело предлагать всем парам. Почему? Все мы — носители хотя бы нескольких аутосомно-рецессивных моногенных заболеваний. Как правило, мы об этом не знаем, так как второй ген из парной хромосомы от другого родителя без поломок, и болезнь себя никак не проявляет. Если же супруги носители одного и того же заболевания, то риск рождения больного ребёнка составляет 25%.

В связи с этим некоторые банки донорских клеток тестируют всех своих доноров на носительство наиболее распространенных в популяции моногенных заболеваний. Очевидно, что скрининг тоже перестраховка, и что риск рождения больного ребёнка низкий (не выше 1 на 1000). Но если вдруг в результате проведения ЭКО с применением донорских клеток или у совершенно здоровой пары родится ребёнок с неизлечимым генетическим заболеванием с тяжелыми проявлениями, то последствия будут плачевны.

Если вы еще сомневаетесь, стоит ли вам проходить это тестирование, исключите хотя бы носительство СМА, спинальной мышечной атрофии! В основную панель включены также нейросенсорная тугоухость, муковисцидоз, фенилкетонурия, адреногенитальный синдром.

Что такое генетический тест

Перед тем, как рассказать о генетических тестах, давайте разберемся что такое гены и ДНК. ДНК – это макромолекула (очень большая), которая хранит и передает генетическую информацию. Ген – это участок ДНК, в котором зашифрована информация о белке. Совокупность генов конкретного организма называется генотипом.

Генетические тесты – это очень большой спектр анализов, с помощью которых можно исследовать генотип и отдельные гены человека, а также инфекционных агентов, которые вызывают у него заболевания. Такие исследования нашли широкое распространение в медицине, судебной экспертизе, криминалистике, профессиональном спорте и даже сельском хозяйстве. Наиболее популярные методы, с помощью которых они проводятся: секвенирование, полимеразная цепная реакция (ПЦР), фрагментный анализ и др.

Огромное значение генетическое тестирование имеет и в онкологии, поскольку все злокачественные опухоли являются следствием накопления особых мутаций в клетках организма. А их выявление позволяет поставить точный диагноз, назначить эффективное современное лечение, подтвердить или опровергнуть наследственную природу рака, а также оценить прогноз заболевания.

Выявление наследственных мутаций позволяет разработать план профилактики рака или его обнаружения на ранних стадиях. Например, некоторым пациентам может быть показано изменение образа жизни, в других случаях обсуждается вопрос проведения превентивных операций по удалению органа-мишени, кому-то может быть показано регулярное прохождение углубленного медицинского осмотра, который направлен на выявление опухоли на начальной стадии.

Список генов кошки, отвечающих за цвет основания волоса (типпинг)

№	Генотип (ген или аллель)	Фенотип	Комментарии
1	Sv-\I-\Bl-	дымный или серебряный окрас	До сих пор точно не установлено, как именно наследуются серебристые и золотые окрасы; предположительно различне виды этих окрасов создаются с помощью комбинаций генов Bl Er и А.
2	svsv\ii\bl	отсутствие серебра
3	Er-	золотой окрас
4	erer	отсутствие золота
5	UU	четкий рисунок на серебряном или золотом окрасе
6	Uu	теневой рисунок на серебере или золоте
7	uu	отсутствие рисунка на серебре или золоте
8	WbWb	серебристая\золотая шиншилла
9	Wbwb	серебристая\золотая затушеванная
10	wbwb	серебристый\золотой тикированный

Возможно ли «разбудить» плохие гены?

Речь пойдет о мультифакторных заболеваниях, когда вклад в развитие болезни оказывают суммарно генетические факторы и факторы внешней среды. У каждого человека в геноме присутствуют различные вариации, которые могут оказывать влияние на функциональные особенности организма. Каждый ген отвечает за синтез определенного белкового продукта (фермента, рецептора, медиатора, регулятора метаболизма и т. д.). При наличии изменений в соответствующих генах белок синтезируется, но он может быть несостоятельным, то есть не в нужном количестве или с модифицированными свойствами. В таком случае он не может нормально выполнять свою работу. К сожалению, повлиять на это мы не можем. Но мы можем предупредить вероятное развитие болезни или сделать ее проявление менее значительным — это возможно при коррекции образа жизни или приеме лекарственных препаратов. Не зря же говорят, что стрессы и плохие привычки не проходят бесследно для нашего организма. И, увы, эти последствия часто влияют глобально на наше будущее здоровье.

Почему при определении признаков синдрома Марфана нужно обратиться к врачу?

Сама по себе генетическая аномалия совместима с жизнью. Однако опасны последствия болезни, вызванной FBN1 мутацией:

• разрывы крупных сосудов, чаще всего — аорты;
• хроническая сердечная недостаточность — неспособность сердца обеспечивать необходимую работу для кровоснабжения всех органов;
• снижение остроты зрения или полная потеря зрительной функции.

Разрыв аневризмы аорты или другого магистрального сосуда часто заканчивается моментальным летальным исходом. Хроническая сердечная недостаточность может перейти в острую форму, а без экстренной медицинской помощи также привести к фатальным последствиям — внезапной коронарной смерти. Именно эти осложнения чаще всего приводит к гибели детей с синдромом Марфана. Особая опасность ждет женщину с синдромом мутации гена FBN1 во время беременности: повышенная нагрузка на аорту в разы увеличивает риск ее разрыва.

Чтобы предупредить развитие опасных осложнений и компенсировать возникающие нарушения, родителям нужно как можно раньше обратиться за медицинской помощью при первом подозрении на синдром Марфана у ребенка

При этом важно не только однократно провести обследование, но и стать на учет к врачам, которые занимаются коррекцией проявлений синдрома: 

• специалисту по генетическим болезням;
• кардиологу;
• ортопеду-вертебрологу;
• дерматологу;
• офтальмологу;
• гастроэнтерологу.

Список специалистов зависит от степени выраженности заболевания, при этом регулярно необходимо проходить комплексные профилактические осмотры для раннего выявления новых нарушений.

Синдром Марфана — болезнь гениев?

С синдромом Марфана связаны не только многочисленные поводы для обращения к врачам. Часто люди с мутацией гена FBN1 компенсируют физические проявления болезни интеллектуальными способностями, поэтому это генетическое заболевание даже называют «синдромом гениев». Считается, что повышенный выброс адреналина из-за патологических изменений в надпочечниках определяет высокий тонус умственной и психической активности у таких пациентов. Именно поэтому в числе людей с синдромом Марфана можно найти известных личностей. Например, Юлию Цезарю, Аврааму Линкольну и Шарлю де Голлю патология не помешала стать известными политическими деятелями; Ганс Христиан Андерсен и Корней Чуковский создали уникальные литературные произведения, а Никколо Паганини прославился как гениальный музыкант.

Современные знаменитости также не скрывают свои недостатки и становятся еще более популярными из-за генетического дефекта. Например, солисту американской рок-группы Deerhunter Брэдфорду Коксу нетипичная внешность придает особый шарм, а испанский актер Хавьер Ботет очень востребован, поскольку правдоподобно и талантливо играет отрицательных героев в голливудских фильмах ужасов (рис. 6).

ВОЗМОЖНОСТИ МЕТОДА

Посредством непрямой ДНК-идентификации решаются вопросы принадлежности исследуемого субъекта к определенному семейному кругу. Субъектами исследования могут быть:

• спорный ребенок;
• спорный отец;
• спорная мать;
• лицо, которое не способно сообщить о себе сведения, либо скрывающее их;
• неопознанный труп или его останки.

Основными идентификационными признаками являются аллельные состояния исследуемых локусов хромосомной (ядерной) ДНК (яДНК). При типировании ДНК в каждом локусе могут быть выявлены либо один (гомозиготная форма), либо два аллеля (гетерозиготная форма). Представим, что для определенного субъекта было типировано n локусов. Тогда можно построить идентификационный вектор – профиль ДНК для данного субъекта в виде набора аллельных состояний в каждом локусе. Определенное сочетание аллелей в одном локусе называется локальным генотипом , поэтому профиль ДНК представляет собой набор локальных генотипов. В случае гомозиготного генотипа ребенок наследует один и тот же аллель от матери и отца, при гетерозиготном – два разных аллеля, один от матери, другой от отца. Характеристика профиля ДНК по нескольким локусам, то есть сочетание нескольких наборов комбинаций аллелей, обеспечивает высокую индивидуализирующую способность метода. Степень индивидуальности профилей ДНК определяется количеством исследованных локусов и частотой встречаемости выявленных аллелей. В настоящее время для установления профилей ДНК в судебно-медицинских исследованиях используются тест-системы диагностики до 16 локусов с потенциалом индивидуализации до 5,46*10-18.

ДНК-анализом, теоретически (исходя из теории вероятностей), не обеспечивается 100% доказательства кровного родства или идентичности аллельных профилей исследуемого объекта и сравниваемого субъекта. Однако, в практике, на современном уровне молекулярно-генетических исследований, возможно установление количественных и качественных характеристик совокупности генетических признаков, отличающих конкретного человека от других людей в определенной группе населения, что позволяет категорически судить об идентификации личности или о происхождении биологического следа от конкретного лица.

Механизмы реализации наследственной предрасположенности к раку

Каждый носитель мутированного гена наследственного рака – это потенциальный онкологический пациент. При формировании половых клеток человек получает 50% отцовских и 50% материнских копий гена. Таким образом поврежденный ген достается человеку или от отца, или от матери. Этот ген имеет два признака (две аллели) – один здоровый, другой раковый. Поврежденный аллель содержится только в 50% гамет, следовательно, и риск передачи по наследству дефектного гена составляет 50%. Такая же вероятность наследования мутированного гена существует у родных сестер и братьев пациента. Для отдаленных родственников опасность получения ракового гена снижается прямо пропорционально степени родства.

Человек, с 50% дефектным геном здоров и является только носителем. Чтобы запустился процесс канцерогенеза, необходима еще одна мутация – уже здоровой части гена (аллели). При этом ген полностью инактивируется и не способен выполнять свои функции по контролю и сдерживанию клеточного деления, поддержанию целостности генома – на этом фоне развивается злокачественная трансформация здоровых клеток в раковые. Эта теория получила название «двойного удара».

Доминантные и рецессивные признаки

Фелинологи-селекционеры не смогли бы успешно выводить новые породы, если бы не учитывали способности одних генов подавлять действие других. Доминантные факторы подчиняют, рецессивные качества подавляются. Это явление можно проиллюстрировать на примере окрасов. Черный всегда доминирует над шоколадным и голубым, но подавляется табби. Белый подавляет все окрасы. Однотонный имеет приоритет перед сиамским, но поддается пятнистому. Сочетаний настолько много, что профессиональные селекционеры-заводчики рассматривают их в специальных таблицах с целью добиться нужной масти животного.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Конечной целью молекулярно-генетических идентификационных исследований следует считать достижение крайних уровней доказательства гипотез о кровном родстве, принадлежности трупа (останков) или биологического объекта конкретному лицу.
2. В единичных случаях идентификации и при исследовании групп, не ограниченных численным и личностным составом, оценку результатов молекулярно-генетических исследований предлагается производить по методике, изложенной в таблицах 3, 4.
3. При исследованиях в закрытых группах оценку результатов рекомендуется производить из расчета значения LR не менее чем на порядок превышающего численность группы.
4. В заключении (акте) судебно-медицинского эксперта-генетика раздел «Исследование» должен быть дополнен подразделом «Оценка результатов».