Οι γενετιστές έλυσαν επιτέλους το μυστήριο του πορτοκαλί τριχώματος του Γκάρφιλντ

07:18 12/12/2024 - Πηγή: Huffington Post Greece

Ο Γκάρφιλντ, πρωταγωνιστής του ομώνυμου κόμικ που δημιούργησε ο Jim Davis το 1978, είναι, όπως πολλές άλλες γάτες, πορτοκαλί. Είναι πορτοκαλί με τον ίδιο τρόπο που κάποιοι άνθρωποι είναι κοκκινομάλληδες, κάποια άλογα είναι καφετιά ή κάποια σκυλιά είναι ιρλανδικά σέτερ, αλλά υπάρχει μια σημαντική διαφορά.

Για όλα τα άλλα ζώα, συμπεριλαμβανομένων των κοκκινομάλληδων ανθρώπων, γνωρίζουμε τι προκαλεί αυτό το χαρακτηριστικό χρώμα, αλλά παραδόξως, δεν ξέραμε τι το προκαλεί στις γάτες - και γενικά στα αιλουροειδή - μέχρι τώρα.

Δύο επιστημονικές έρευνες μόλις δημοσιεύθηκαν

στο bioRxiv - ένα από τα πιο δημοφιλή μέσα προδημοσίευσης μη αναθεωρημένων άρθρων - που εξηγούν τη γενετική πίσω από τις πορτοκαλί γάτες. Η μία προέρχεται από το εργαστήριο του το εργαστήριο του Greg Barsh στο Πανεπιστήμιο Στάνφορντ της Καλιφόρνιας. Η άλλη προέρχεται από το εργαστήριο του Hiroyuki Sasaki στο Πανεπιστήμιο Κιούσου της Ιαπωνίας.

Τα θηλαστικά έχουν μόνο δύο χρωστικές ουσίες, οι οποίες είναι δύο χρώματα μελανίνης: την ευμελανίνη (σκούρο καφέ, μαυριδερή) και τη φεομελανίνη (κιτρινωπή, κοκκινωπή ή πορτοκαλί).

Οι άνθρωποι με κοκκινωπά μαλλιά παράγουν μόνο φαιομελανίνη, ενώ όσοι έχουν σκούρο δέρμα συσσωρεύουν κυρίως ευμελανίνη. Όλες οι άλλες αποχρώσεις δέρματος και μαλλιών προκύπτουν από έναν συνδυασμό αυτών των δύο τύπων μελανίνης, με την επίδραση περίπου 700 γονιδίων που καθορίζουν τον χρωματισμό σε διάφορα ζώα.

Σε πρωτεύοντα θηλαστικά, άλογα, τρωκτικά, σκύλους, αγελάδες και πολλά άλλα ζώα, η παραγωγή μελανίνης και ο καθορισμός του αν θα παραχθεί ευμελανίνη ή φαιομελανίνη ελέγχεται από μια μεμβρανική πρωτεΐνη που ονομάζεται MC1R.

Η MC1R δρα στα μελανοκύτταρα, τα κύτταρα του δέρματος που παράγουν μελανίνη. Όταν απελευθερώνεται η ορμόνη α-MSH (ορμόνη που διεγείρει τα μελανοκύτταρα), αυτά ενεργοποιούνται και αρχίζουν να παράγουν ευμελανίνη.

Όταν μια ανταγωνιστική πρωτεΐνη, όπως η πρωτεΐνη agouti ή η βήτα-δεφενσίνη στους σκύλους, εμπλέκεται στη διαδικασία, η παραγωγή της σκούρας ευμελανίνης σταματά. Σε αυτή την περίπτωση, τα μελανοκύτταρα αρχίζουν να παράγουν πορτοκαλί φαιομελανίνη.

Οι γάτες, ωστόσο, αποτελούν μια εντελώς ξεχωριστή περίπτωση. Όσοι ζουν με γάτες γνωρίζουν καλά ότι πρόκειται για ζώα με έντονη μοναδικότητα, και αυτή η ιδιαιτερότητά τους επεκτείνεται και στον χρωματισμό του τριχώματός τους.

Στις γάτες, η παραγωγή ευμελανίνης ή φαιομελανίνης δεν εξαρτάται από τον υποδοχέα MC1R. Αντίθετα, ελέγχεται από έναν γονιδιακό τόπο γνωστό ως «πορτοκαλί». Ένας τόπος στο γονιδίωμα είναι μια συγκεκριμένη θέση με γνωστά αποτελέσματα, όπως ο καθορισμός του αν το τρίχωμα θα είναι μαύρο ή πορτοκαλί. Ωστόσο, οι λεπτομέρειες της ακριβούς αλληλουχίας DNA που εμπλέκεται ή του ίδιου του γονιδίου που βρίσκεται εκεί παραμένουν άγνωστες.

Για τον λόγο αυτό, συνήθως πρώτα προσδιορίζουμε τον τόπο και στη συνέχεια, με την πάροδο του χρόνου, ανακαλύπτουμε και περιγράφουμε λεπτομερώς το σχετικό γονίδιο. Ο πορτοκαλί τόπος στις γάτες μπορεί να εμφανιστεί σε δύο εκδοχές: μια παραλλαγή «Ο» που υποστηρίζει την παραγωγή φαιομελανίνης (πορτοκαλί) και μια παραλλαγή «ο» που είναι υπεύθυνη για την παραγωγή ευμελανίνης (μαύρο).

Μια λεπτομέρεια που πρέπει να σημειωθεί είναι ότι ο πορτοκαλί τόπος βρίσκεται στο χρωμόσωμα Χ. Οι θηλυκές γάτες είναι ΧΧ και οι αρσενικές γάτες είναι ΧΥ, όπως όλα τα άλλα θηλαστικά. Και όπως συμβαίνει με όλα τα θηλυκά θηλαστικά, όλα τα κύτταρα καθ’ όλη τη διάρκεια της ανάπτυξης θα αδρανοποιήσουν τυχαία ένα από τα δύο αντίγραφα του χρωμοσώματος Χ.

Οι θηλυκές γάτες Οο - που φέρουν την παραλλαγή Ο στο ένα χρωμόσωμα Χ και την παραλλαγή Ο στο άλλο - θα δημιουργήσουν περιοχές του σώματός τους που θα είναι πορτοκαλί (στις περιοχές όπου έχουν αδρανοποιήσει το αλληλόμορφο «Ο») και άλλες που θα είναι μαύρες (όταν αδρανοποιούν το αλληλόμορφο «Ο»).

Αυτό σημαίνει ότι όταν βλέπουμε μια δίχρωμη (μαύρη/πορτοκαλί) ή τρίχρωμη (μαύρη/πορτοκαλί/λευκή) γάτα, ή μια από τις πιο αραιές εκδοχές της, γνωρίζουμε ότι πρέπει να είναι θηλυκή, και το μοτίβο του χρωματισμού της θα είναι εντελώς μοναδικό.

Οι αρσενικές γάτες είναι είτε πορτοκαλί, είτε μαύρες (έχουν μόνο ένα χρωμόσωμα Χ), αλλά δεν μπορούν να είναι δίχρωμες ή τρίχρωμες, εκτός αν φέρουν μια χρωμοσωμική αλλοίωση αντίστοιχη με το σύνδρομο Klinefelter στους ανθρώπους (όπου τα αρσενικά γεννιούνται με ένα επιπλέον χρωμόσωμα Χ).
Γάτες Calico ή τρίχρωμες γάτες

Τα θηλυκά μπορούν επομένως να έχουν τα μοναδικά μωσαϊκά μοτίβα που τόσο εκτιμούν οι λάτρεις των γατών. Όταν συμπίπτει με μια άλλη μετάλλαξη που επηρεάζει τον πολλαπλασιασμό και τη διαφοροποίηση των μελανοκυττάρων (παράγοντας λευκές κηλίδες, χωρίς χρωματισμό), αυτό δημιουργεί μια τρίχρωμη γάτα, κοινώς γνωστή ως calico.

Κάθε calico είναι μοναδική, καθώς η απενεργοποίηση ενός από τα χρωμοσώματα Χ σε κάθε χρωμοφόρο κύτταρο συμβαίνει τυχαία κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης. Όσο νωρίτερα συμβεί αυτή η αδρανοποίηση κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης, τόσο μεγαλύτερη είναι η προκύπτουσα κηλίδα. Όσο αργότερα συμβαίνει, τόσο μικρότερες είναι οι κηλίδες.

Μέχρι πρόσφατα, το γονίδιο που ήταν υπεύθυνο για τον πορτοκαλί τόπο στα αιλουροειδή παρέμενε άγνωστο. Η νέα έρευνα των Barsh και Sasaki αποκάλυψε ότι δεν σχετίζεται με το ομόλογο MC1R της γάτας, αλλά με ένα διαφορετικό γονίδιο: το Arhgap36. Στις αρσενικές γάτες με πορτοκαλί τρίχωμα, καθώς και στις πορτοκαλί κηλίδες που παρατηρούνται στους calico γάτους, εντοπίστηκε μια μετάλλαξη σε αυτό το γονίδιο. Αυτή η μετάλλαξη εμποδίζει την παραγωγή ευμελανίνης, επιτρέποντας την παραγωγή φαιομελανίνης.

Οι δύο αυτές μελέτες είναι εξαιρετικό παράδειγμα θεμελιώδους επιστημονικής έρευνας, που αποσκοπεί στην ικανοποίηση της επιστημονικής περιέργειας και την κατανόηση των φαινομένων χωρίς άμεσες πρακτικές εφαρμογές. Στην προκειμένη περίπτωση, μας βοηθούν να εξηγήσουμε γιατί ο αγαπημένος άτακτος γάτος Γκάρφιλντ έχει πορτοκαλί χρώμα.

Πηγή: The Conversation