Orangefarbene Katzen sind meist männlich, während dreifarbige Katzen weiblich sind? Wissenschaftler finden den Hauptgrund →

Zusammengestellt von: Gong Zixin

Bildquelle: pixabay

Keine Notwendigkeit zu fragen

Schauen Sie nicht auf den Schwanz.

Man könnte leicht vermuten, dass es sich um einen Kater handelt

Das ist richtig

Die meisten orangefarbenen Katzen sind männlich

Es ist eine Eigenart der Katzengene

Dies erklärt auch, warum fast alle

Sowohl Kaliko- als auch Schildpattkatzen sind weiblich

Aus Neugier auf die Geschlechtsunterschiede bei Katzen oder einfach aus Liebe zu ihnen haben Wissenschaftler mehr als 60 Jahre lang vergeblich nach dem Gen gesucht, das für das orangefarbene Fell und das auffällige Flickwerk der Farben bei Kaliko- und Schildpattkatzen verantwortlich ist. Jetzt haben zwei unabhängige Forschungsteams die lange erwartete Mutation entdeckt und ein Protein entdeckt, das noch nie zuvor bei einem Tier beobachtet wurde und das die Haarfarbe beeinflusst .

„Ich bin absolut davon überzeugt, dass dies das Gen ist, und ich bin sehr glücklich darüber“, sagte Carolyn Brown, eine Genetikerin an der University of British Columbia, die an keiner der beiden Studien beteiligt war. „Die Antwort auf diese Frage wollte ich schon immer wissen.“

Schildpatt- und Kalikokatzen faszinieren Wissenschaftler schon lange: Sie sind die Nachkommen von schwarzen und orangefarbenen Katzen und fast immer weiblich, was darauf hindeutet , dass sich die Genvariante, die das Fell orange oder schwarz färbt, auf dem X-Chromosom befindet . Die männlichen Nachkommen einer schwarzen und einer orangefarbenen Katze sind normalerweise einfarbig, da sie von einem Elternteil nur ein X-Chromosom erben. Wir können beispielsweise vermuten, dass Garfields Mutter orange ist, weil er von ihr das einzige X-Chromosom geerbt hat.

Aber weibliche Katzen erben von jedem Elternteil ein X-Chromosom. Normalerweise benötigen Zellen nicht beides, daher wählt jede Zelle während der Embryonalentwicklung zufällig ein X aus, um das Gen zu exprimieren. Das andere Chromosom rollt sich zu einer kaum beweglichen Kugel zusammen – ein Phänomen, das als X-Inaktivierung bekannt ist. Infolgedessen haben Schildpattkatzen unterschiedliche Schwarz- und Orangetöne im Fell, je nachdem, welches Chromosom in ihrer Haut inaktiviert ist. Kalikokatzen fügen dem Gemisch weißes Fell hinzu, weil sie über einen zweiten, unabhängigen genetischen Mechanismus verfügen, der die Pigmentproduktion in bestimmten Zellen blockiert.

Ich bin beim Spazierengehen auf eine dreifarbige Katze gestoßen und war ein wenig aufgeregt

Bei den meisten Säugetieren, einschließlich des Menschen, wird rotes Haar durch Mutationen in einem Zelloberflächenprotein namens Mc1r verursacht, das bestimmt, ob Melanozyten, Zellen, die dunkles Pigment oder helleres rot-gelbes Pigment produzieren, in der Haut oder im Haar produziert werden . Mutationen, die die Mc1r-Aktivität verringern, können dazu führen, dass Melanozyten bei der Produktion von hellem Pigment „hängenbleiben“.

Aber das Gen, das Mc1r kodiert, scheint nicht zu erklären, woher Katzen ihr orangefarbenes Fell haben. Es befindet sich weder bei Katzen noch bei anderen Arten auf dem X-Chromosom, und die meisten orangefarbenen Katzen haben nicht die Mc1r-Mutation. „Es ist ein genetisches Mysterium, ein Rätsel“, sagte Greg Barsh, ein Genetiker an der Stanford University.

Um diese Frage zu beantworten, sammelte Barshs Team in einer Sterilisationsklinik Hautproben von vier orangefarbenen und vier nicht orangefarbenen Katzenföten. Um festzustellen, wie einzelne Hautzellen Gene exprimieren, maßen die Forscher die von jedem Melanozyt produzierte RNA-Menge und identifizierten das von ihm kodierte Gen. Sie fanden heraus, dass die Melanozyten orangefarbener Katzen 13-mal mehr RNA aus einem Gen namens Arhgap36 produzieren als normale Katzen , das sich auf dem X-Chromosom befindet. Dies führte das Team zu der Annahme, dass sie den Schlüssel zu ihrer orangefarbenen Farbe gefunden hatten.

Als die Forscher jedoch die Arhgap36-Gensequenz bei orangefarbenen Katzen untersuchten, fanden sie keine Mutationen in der DNA, die das Arhgap36-Protein kodiert. Stattdessen stellten sie fest, dass den orangefarbenen Katzen ein nahegelegener DNA-Abschnitt fehlte, der zwar keinen Einfluss auf die Aminosäurezusammensetzung von Proteinen hat, aber möglicherweise an der Regulierung der von Zellen produzierten Aminosäuremenge beteiligt ist. Anschließend durchsuchte Barshs Team eine Datenbank mit 188 Katzengenomen und stellte fest, dass jede orangefarbene, dreifarbige und Schildpattkatze genau dieselbe Mutation aufwies . Das Team berichtet über die Ergebnisse im Vorabdruck bioRxiv.

Eine weitere Studie, die letzten Monat auf bioRxiv veröffentlicht wurde, bestätigte diese Ergebnisse. Der Entwicklungsbiologe Hiroyuki Sasaki von der Kyushu-Universität in Japan und seine Kollegen führten ähnliche Experimente durch und fanden die gleiche Gendeletion im Genom von 24 Wild- und Hauskatzen in Japan und 258 Katzen aus aller Welt. Sie stellten außerdem fest, dass die orangefarbenen Bereiche der Haut der dreifarbigen Katzen mehr Arghap36-RNA enthielten als die braunen oder schwarzen Bereiche . Darüber hinaus erfuhr das Arhgap36-Gen bei Mäusen, Katzen und Menschen eine chemische Modifikation, die es auf einem der beiden X-Chromosomen bei weiblichen Tieren stummschaltet, wie das Team dokumentierte. Dies deutet darauf hin, dass das Gen von der X-Inaktivierung betroffen ist.

Die jeweiligen Teams von Barsh und Sasaki entdeckten dieselbe Mutation und beide Gruppen stellten außerdem fest, dass eine Erhöhung der Menge an Arhgap36 in Melanozyten einen molekularen Signalweg aktiviert, der die Zellen dazu veranlasst, ein hellrotes Pigment zu produzieren, unabhängig davon, ob MC1r aktiv ist oder nicht.

Bisher wusste niemand, dass Arhgap36 die Haut- oder Haarfarbe beeinflussen kann. Es ist an so vielen Aspekten der Embryonalentwicklung beteiligt, dass schwere Mutationen, die seine Funktion im gesamten Körper beeinträchtigen, bei Tieren wahrscheinlich zum Tod führen würden, sagte Barsh. Da die Deletionsmutation die Arhgap36-Funktion jedoch offenbar nur in Melanozyten beeinträchtigt , sind Katzen mit dieser Mutation nicht nur gesund, sondern auch niedlich.

Brown stellte fest, dass das Inaktivierungsmuster von Arhgap36 bei Kaliko- und Schildpattkatzen typisch für Gene auf dem X-Chromosom ist, dass jedoch ungewöhnlicherweise eine Deletionsmutation ein Gen aktiver und nicht weniger aktiv macht . „Katzen haben vielleicht etwas Besonderes.“

Experten sind von beiden Studien begeistert. Leslie Lyons, eine Katzengenetikerin an der University of Missouri, sagt, die Entdeckung eines neuen molekularen Mechanismus zur Entstehung der Fellfarbe sei unerwartet gewesen. Die Komplexität der Wechselwirkungen überrascht sie jedoch nicht, da kein einzelnes Gen isoliert existiere.

Lyons wollte wissen, wann und wo die Mutation erstmals auftrat. Sie sagte, es gebe Hinweise darauf, dass einige ägyptische Katzenmumien orange waren. Studien zur Katzenfarbe haben eine Reihe von Phänomenen aufgedeckt, darunter auch, wie die Umwelt die Genexpression beeinflusst. „Vielleicht können Sie alles, was Sie über Genetik wissen, von den Katzen um Sie herum lernen.“ Diese Entdeckung ist nicht nur für die genetische Erforschung von Katzen von großer Bedeutung, sondern könnte auch zum Verständnis des genetischen Mechanismus der Fellfarbe bei anderen Arten beitragen.

Originalautorin: Sara Reardon

Mit Ausnahme der gekennzeichneten Quellen stammen das Titelbild und die Bilder in diesem Artikel von Baotu.com (zur Verwendung autorisiert). Der Nachdruck kann zu Urheberrechtsstreitigkeiten führen.