همه چیز به ملانین مربوط است.
گارفیلد، ستاره کمیک استریپ به همین نام که توسط جیم دیویس در سال 1978 خلق شد، مانند بسیاری از گربههایی که در خانههای ما پرسه میزنند، نارنجی است. او به همان روشی که برخی از افراد مو قرمز هستند، برخی از اسبها قهوهای هستند یا برخی از سگها ستر ایرلندی هستند، نارنجی است، اما یک تفاوت مهم وجود دارد.
برای همه حیوانات دیگر، از جمله انسانهای مو قرمز، میدانیم چه چیزی باعث این رنگ مشخص میشود، اما به طور شگفتانگیزی، تاکنون نمیدانستیم چه چیزی باعث آن در گربهها و به طور کلی گربهسانان میشود.
دو مقاله که به تازگی در bioRxiv منتشر شده است – یکی از محبوبترین مخازن پیشانتشار مقالات غیربررسی شده – ژنتیک پشت گربههای نارنجی را توضیح میدهد. یکی از آزمایشگاه گرگ بارش در دانشگاه استنفورد، کالیفرنیا است. دیگری از آزمایشگاه هیرویوکی ساساکی در دانشگاه کیوشو، ژاپن است.
نقش ملانین
پستانداران فقط دو رنگدانه دارند که دو رنگ ملانین هستند: یوملانین (قهوهای تیره، سیاه) و فئوملانین (زرد، قرمز یا نارنجی). مو قرمزها فقط فئوملانین تولید میکنند، در حالی که افراد تیره پوست عمدتاً یوملانین تجمع میکنند. همه رنگهای پوست و موی دیگر جایی بین این دو قرار دارند، به لطف حدود 700 ژن که رنگدانهسازی در حیوانات را تنظیم میکنند.
در پستانداران، اسبها، جوندگان، سگها، گاوها و بسیاری از حیوانات دیگر، تولید ملانین و تصمیم برای تولید یوملانین یا فئوملانین در دست یک پروتئین غشایی به نام MC1R است. این سلولهای پوستی شناخته شده به عنوان ملانوسیتها را کنترل میکند که ملانین آزاد میکنند. اگر هورمون محرک ملانوسیت (آلفا-MSH) آزاد شود، ملانوسیتها شروع به تولید یوملانین میکنند. اگر آنتاگونیستی مانند پروتئین سیگنالینگ آگوتی یا بتا-دفنسین در سگها وارد عمل شود، تولید یوملانین تیره متوقف میشود و ملانوسیتها به جای آن فئوملانین نارنجی تولید میکنند.
با این حال، گربهها موضوع دیگری هستند. هر کسی که گربهای را در خانه نگه میدارد میداند که آنها حیوانات بسیار عجیبی هستند، از هر نظر بسیار خاص هستند و این شامل رنگدانهسازی آنها نیز میشود.
در گربهها، تولید یوملانین یا فئوملانین توسط گیرنده MC1R کنترل نمیشود. در عوض، در دست یک لوکوس (که ژن آن تاکنون ناشناخته بود) به نام “نارنجی” است. یک لوکوس یک مکان فیزیکی در ژنوم است که اثرات آن شناخته شده است (به عنوان مثال کت سیاه یا نارنجی)، اما جزئیات توالی دقیق DNA آن یا ژنی که به آن تعلق دارد شناخته شده نیست.
به همین دلیل، ما معمولاً ابتدا لوکوس را شناسایی میکنیم و سپس با گذشت زمان، ژن مرتبط را با جزئیات کشف و توصیف میکنیم. لوکوس نارنجی در گربهها میتواند در دو نسخه وجود داشته باشد: یک نوع ‘O’ که از تولید فئوملانین (نارنجی) پشتیبانی میکند و یک نوع ‘o’ که مسئول تولید یوملانین (سیاه) است.
یک نکته قابل توجه این است که لوکوس نارنجی روی کروموزوم X قرار دارد. گربههای ماده XX و گربههای نر XY هستند، مانند همه پستانداران دیگر. مانند همه پستانداران ماده، تمام سلولها در طول رشد به طور تصادفی یکی از دو نسخه کروموزوم X را غیرفعال میکنند. گربههای ماده Oo – حامل نوع O در یک کروموزوم X و نوع o در دیگری – مناطقی از بدن خود را تولید میکنند که نارنجی هستند (در مناطقی که آنها ‘o’ آلل را غیرفعال کردهاند) و سایرین که سیاه هستند (هنگام غیرفعال کردن ‘O’ آلل).
این بدان معناست که وقتی یک گربه دو رنگ (سیاه/نارنجی) یا سه رنگ (سیاه/نارنجی/سفید) یا یکی از نسخههای رقیقتر آن را میبینیم، میدانیم که باید ماده باشد و الگوی رنگدانه آن کاملاً منحصر به فرد خواهد بود.
گربههای نر یا نارنجی هستند یا سیاه (آنها فقط یک کروموزوم X دارند)، اما نمیتوانند دو رنگ یا سه رنگ باشند، مگر اینکه حامل تغییر کروموزومی معادل سندرم کلاینفلتر در انسان باشند (که در آن نرها با یک کروموزوم X اضافی متولد میشوند).
گربههای کالیکو
بنابراین، مادهها میتوانند الگوهای موزاییکی منحصر به فردی داشته باشند که توسط دوستداران گربه بسیار ارزشمند است. هنگامی که با جهش دیگری که بر تکثیر و تمایز ملانوسیتها تأثیر میگذارد (تولید لکههای سفید بدون رنگدانه) همزمان میشود، این یک گربه سه رنگ را ایجاد میکند که معمولاً به عنوان کالیکو شناخته میشود.
هر کالیکو منحصر به فرد است، زیرا غیرفعال شدن یکی از کروموزومهای X در هر سلول رنگدانه به طور تصادفی در طول رشد رخ میدهد. هر چه این غیرفعال شدن زودتر در طول رشد رخ دهد، لکههای حاصل بزرگتر خواهند بود. هر چه دیرتر رخ دهد، لکهها کوچکتر خواهند بود.
ژن کت نارنجی گربه
تاکنون نمیدانستیم کدام ژن در پشت لوکوس نارنجی در گربهسانان پنهان شده است. کار اخیر بارش و ساساکی مشخص کرده است که این همولوگ گربه MC1R نیست، بلکه یک ژن متفاوت است: ژن Arhgap36. گربههای نر با کتهای نارنجی و همچنین لکههای نارنجی گربههای کالیکو، حامل جهشی در این ژن هستند که تولید یوملانین را مسدود میکند و به تولید فئوملانین اجازه میدهد.
این دو مطالعه نمونهای عالی از تحقیقات خوب، اساسی و جامد هستند که تنها هدف آن برآورده کردن کنجکاوی علمی بدون دانستن کاربردهای فوری آن و درک، در این مورد، دلیل نارنجی بودن آن گربه شیطان گارفیلد است.