Garfield, Star des gleichnamigen Comicstrips von Jim Davis aus dem Jahr 1978, ist wie viele der Katzen, die in unseren Häusern umherstreifen, orange. Er ist orange, genauso wie manche Menschen rothaarig sind, manche Pferde braun sind oder manche Hunde Irish Setter sind, aber es gibt einen wichtigen Unterschied.
Bei allen anderen Tieren, einschließlich rothaariger Menschen, wissen wir, was diese charakteristische Farbe verursacht, aber überraschenderweise wussten wir bisher nicht, was sie bei Katzen – und Katzen im Allgemeinen – verursacht.
Auf bioRxiv – einem der beliebtesten Pre-Publishing-Repositories für nicht rezensierte Artikel – wurden gerade zwei Artikel veröffentlicht, die die Genetik hinter orangefarbenen Katzen erklären. Einer kommt von Greg Barshs Labor an der Stanford University, Kalifornien. Der andere ist von Hiroyuki Sasakis Labor an der Kyushu-Universität, Japan.
Eumelanin und Feomelanin: die beiden Säugetierpigmente
Säugetiere haben nur zwei Pigmentedas sind zwei Melaninfarben: Eumelanin (dunkelbraun, schwärzlich) und Phäomelanin (gelblich, rötlich oder orange). Rothaarige produzieren nur Phäomelanin, während dunkelhäutige Menschen hauptsächlich Eumelanin anreichern. Alle anderen Haut- und Haarfarben liegen irgendwo dazwischen, dank bis zu 700 Genen, die die Pigmentierung bei Tieren regulieren.
Bei Primaten, Pferden, Nagetieren, Hunden, Kühen und vielen anderen Tieren liegt die Melaninproduktion und die Entscheidung, Eumelanin oder Phäomelanin zu produzieren, in den Händen eines Membranproteins namens MC1R. Dadurch werden die Hautzellen, die sogenannten Melanozyten, gesteuert, die Melanin freisetzen. Wird ein Melanozyten-stimulierendes Hormon (Alpha-MSH) ausgeschüttet, beginnen Melanozyten mit der Produktion von Eumelanin. Wenn ein Antagonist wie das Agouti-Signalprotein oder Beta-Defensin bei Hunden ins Spiel kommt, stoppt die Produktion von dunklem Eumelanin und Melanozyten produzieren stattdessen orangefarbenes Phäomelanin.
Allerdings sind Katzen eine ganz andere Sache. Jeder, der eine Katze im Haus hält, weiß, dass es sich um sehr eigenartige Tiere handelt, die in jeder Hinsicht etwas ganz Besonderes sind, und das gilt auch für ihre Pigmentierung.
Bei Katzen wird die Produktion von Eumelanin oder Phäomelanin nicht durch den MC1R-Rezeptor kontrolliert. Stattdessen liegt es in den Händen eines Locus (dessen Gen bisher unbekannt war) namens „Orange“. Ein Locus ist ein physischer Ort im Genom, dessen Auswirkungen bekannt sind (z. B. schwarze oder orangefarbene Schicht), aber nicht die Details der genauen DNA-Sequenz, die er enthält, oder das Gen, zu dem er gehört.
Aus diesem Grund identifizieren wir in der Regel zunächst den Genort und entdecken und beschreiben dann im Laufe der Zeit das zugehörige Gen im Detail. Der orangefarbene Locus bei Katzen kann in zwei Versionen vorkommen: eine „O“-Variante, die die Produktion von Phäomelanin unterstützt (orange), und eine „o“-Variante, die für die Produktion von Eumelanin verantwortlich ist (schwarz).
Ein zu beachtendes Detail ist, dass sich der orangefarbene Locus auf dem X-Chromosom befindet. Weibliche Katzen sind XX und männliche Katzen sind XY, wie alle anderen Säugetiere. Und wie bei allen weiblichen Säugetieren inaktivieren alle Zellen während der Entwicklung zufällig eine der beiden Kopien des X-Chromosoms. Weibliche Oo-Katzen, die auf einem X-Chromosom die O-Variante und auf dem anderen die o-Variante tragen, erzeugen Bereiche ihres Körpers, die orange sind (in Bereichen, in denen sie das „o“-Allel inaktiviert haben) und andere, die schwarz sind (bei Inaktivierung). das „O“-Allel).
Das heißt, wenn wir eine zweifarbige (schwarz/orange) oder dreifarbige (schwarz/orange/weiß) Katze oder eine ihrer stärker verdünnten Versionen sehen, wissen wir, dass es sich um ein Weibchen handeln muss und dass ihr Pigmentierungsmuster völlig einzigartig sein wird.
Männliche Katzen sind entweder orange oder schwarz (sie haben nur ein X-Chromosom), können aber nicht zwei- oder dreifarbig sein, es sei denn, sie tragen eine Chromosomenveränderung, die dem Klinefelter-Syndrom beim Menschen entspricht (wobei männliche Katzen mit einem zusätzlichen X-Chromosom geboren werden).
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Kalikokatzen
Weibchen können daher die einzigartigen Mosaikmuster haben, die von Katzenliebhabern so geschätzt werden. Wenn sie mit einer anderen Mutation zusammenfällt, die die Proliferation und Differenzierung von Melanozyten beeinflusst (wodurch weiße Flecken ohne Pigmentierung entstehen), entsteht eine dreifarbige Katze, die allgemein als Calico bekannt ist.
Jeder Kaliko ist einzigartig, da die Inaktivierung eines der X-Chromosomen in jeder Pigmentzelle während der Entwicklung zufällig erfolgt. Je früher diese Inaktivierung während der Entwicklung erfolgt, desto größer ist der resultierende Fleck. Je später es auftritt, desto kleiner werden die Flecken.
Das Katzen-Orangenfell-Gen
Bisher wussten wir nicht, welches Gen sich bei Katzen hinter dem Orange-Locus verbirgt. Barsh Und SasakiDie jüngste Arbeit hat ergeben, dass es sich nicht um das Katzenhomolog von MC1R handelt, sondern um ein anderes: das Arhgap36-Gen. Männliche Katzen mit orangefarbenem Fell sowie die orangefarbenen Flecken von Kattunkatzen tragen eine Mutation in diesem Gen, die die Produktion von Eumelanin blockiert und die Produktion von Phäomelanin ermöglicht.
Diese beiden Studien sind ein wunderbares Beispiel für gute, grundlegende und solide Forschung, die nur darauf abzielt, die wissenschaftliche Neugier zu befriedigen, ohne ihre unmittelbaren Anwendungen zu kennen, und in diesem Fall zu verstehen, warum diese ungezogene Katze Garfield orange ist.
Dieser Artikel wurde erneut veröffentlicht von Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lesen Sie die Originalartikel.