autor: dr biolog-genetyk Silvia Pizzi

Popularną doktryną stosowaną w hodowli zwierząt domowych jest „człowiek kocha tworzyć istoty żyjące o różnorodnych cechach”.

Wyróżniamy cechy „techniczne” (u zwierząt gospodarskich tj.: produkcja mleka, produkcja masy ciała, itd.) lub „estetyczne” (zwłaszcza u zwierząt do „kochania”). W imię tej doktryny, taki proceder rozpoczął się również z fretkami: wielokolorowe, bardziej dziwne, bardziej udziwnione, bardziej poszukiwane, itd.

Niby nic złego, popatrzcie jak nasze psy różnią się od ich przodków wilków, kojotów, dingo… tak w kolorach i budowie, jak i w rozmiarze. Ale z genetyką się nie żartuje, a natura nie wybacza nikomu!

Łasicowate, najbardziej zbliżone do naszej domowej fretki, mają od tysięcy lat pewien kolor (typowy tchórz z maseczką) i pewne cechy, na pewno jest to czymś uzasadnione. Oczywiście fretka w domu nie potrzebuje wtapiać się w tło otoczenia dla bezpieczeństwa lub jej warunki życiowe nie wymagają perfekcyjnej adaptacji w nowym środowisku pod groźbą śmierci! Ale wiemy także, że nasza fretka nie należy do zwierząt najsilniejszych na świecie, więc uważajmy na to, co chcemy osiągnąć w „nowym formacie fretki”. Dlaczego? Ponieważ mało wiemy o jej genetyce z jednej strony, a z drugiej ponieważ jest jasne, że zmodyfikowany gen dotyczący zmiany koloru (czyli nowa mutacja), często ma wpływ także na cały organizm, zwłaszcza na organy wewnętrzne.

To nie znaczy, że chcę wystąpić przeciwko hodowcom silverów, łaciatych, selfów i tym podobnych, tak samo jak nie ma nic złego w tym jak się chce osiągnąć dziwny kolor fretki.

Z mojej strony pragnę tylko przekazać cząstkę wiadomości naukowych, które posiadam i materiały zebrane dotyczące genetyki i pigmentacji u rożnych zwierząt.

Każdy ssak ma zawarte w sobie swoje dziedzictwo genetyczne i swoją historie selekcji (naturalną lub sztuczną), a realne procesy molekularne (i geny tym rządzące), które mają determinujący wpływ na kolor skóry, futra, oczu są tożsame dla wszystkich, pomimo że niestety nazwy, które im nadano są rożne. Ta rozbieżność nazewnictwa wynika z faktu, że bazuje się na wyglądzie wyprodukowanego zwierzaka, a nie na funkcji komórki, która zostaje zmieniona, aby ten wygląd osiągnąć.

I tu zaczyna się problem… jest wiele stron o genetyce koloru norek, ale nic o innych łasicowatych… trudno jest zaczynać od terminologii norek i zaadaptować ją do fretek, ponieważ kolor podstawowy (w genetyce nazywa się go wild-type/dziki, czyli kolor dzikiego przodka) u norek to solid (jednolity), a natomiast u fretek to sable (tchórz) lub point (czyli z ciemnymi kończynami).

Wracając do genetyki, tchórza europejskiego (mustella putorius)… Osobiście nie znam oryginalnego koloru, ponieważ widziałam tylko zdjęcia osobnika o kolorze black sable solid (solid – łapy i ogon tego samego koloru co reszta ciała) i o kolorze black sable standard (standard – łapy i ogon ciemniejsze), a obecna, widoczna różnorodność kolorów, tego co już zrobiliśmy jest duża (niekoniecznie dobra)…

Jak działają geny kolorów (i typy futra), jak są przekazywane?

Do tej pory zaobserwowaliśmy, że:

  • angora jest genem recesywnym
  • self jest genem recesywnym
  • cynamon jest genem recesywnym
  • tchórz jest genem dominującym
  • dew, panda, blaze są genami dominującymi (wszystkie te odmiany łączy jeden, identyczny gen)
  • arlekin/mitt (silver) jest odrębnym genem, także dominującym

Jak się przenoszą?… Dlaczego czasami wydaje się, że się z nas nabijają?

Przykładowo, dlaczego półangory (dzieci angory i krótkowłosej) kryte angorą mają więcej maluszków angor niż półangory (dzieci półangory i krótkowłosej) kryte też angorą?

Przeważnie, przekazywanie koloru i typu futra nie jest zgodne z prawami „Mendla”, a jest to dziedziczność poligeniczna, czyli nie ma kompletnej prezentacji (nie zawsze cecha pokazuje się kompletnie)…

Podstawa molekularna pigmentacji…

Używając terminu „geny pigmentacji” w odniesieniu do ssaków, ma się na myśli te geny, które kontrolują pigmentacje sierści/włosów, skóry i oczu.

Podstawą pigmentacji jest rozwój komórek, które produkują melaninę (podstawowy pigment, od którego pochodzą kolory), tzw. melanocyty, syntetyzujące melaninę w szczególne granulki zwane melanosomami. Te komórki formują się podczas wzrostu embrionu, zaczynając od tego co jest nazywane grzebieniem neuralnym, jest to część embrionu, która da pochodzenie różnym organom (neurony, melanocyty, część skórna, chrząstki głowy, muskuły oczne, część nadnerczy i serca). Następnie, podczas rozwijania się, melanocyty migrują do: skóry, mieszków włosowych, a także do oka i ucha środkowego oraz innych narządów (właśnie dlatego widzimy tą zbieżność między kolorem a słuchem).

Geny, które kontrolują tą pierwszą fazę pigmentacji, czyli MUTACJE GENÓW, KONTROLUJĄCYCH ROZWÓJ I MIGRACJĘ MELANOCYTÓW, tworzą u ssaków tzw. SPOTTING LOCI – geny, które produkują białe plamy, powstałe na skutek zmiennej migracji, podziału, odróżnienia lub uśmiercenia melanoblastów (komórki embrionalne, od których pochodzą melanocyty dojrzałe).

Jasne jest, że efekt wizualny to jedno (powstanie białych plam), tak naprawdę genów, które kontrolują tą fazę jest dużo i każdy z nich może być zmieniony, dając różny wygląd: niektóre produkują białe plamy w niektórych częściach ciała (np. pod brzuchem, na czole, itp.) inne mają efekt bardziej rozległy.

Generalnie efekt działania tych genów jest widoczny i u heterozygoty, i u homozygoty (są dominujące), ale efekt może być różny. Niektóre z genów dają białe plamy jak w przypadku heterozygoty (czyli tylko jedna para genu zmieniona) lub powodują całkowitą depigmentację, jak to jest u homozygoty.

Inną grupą genów pigmentacji są te, które kontrolują PROCES SYNTEZY MELANINY W MELANOSOMACH. Jak już wspomniałam kolor powstaje z syntezy melaniny – polimeru, który wchłania światło, znajdujące się w komórkach w dwóch formach:

  • eumelanina jest to pigment brązowo-czarny (odpowiedzialny za ciemne kolory)
  • feomelanina jest to pigment czerwono-żółty (odpowiedzialny za jasne kolory)

Ostateczny kolor futra zależy od ilości eu i feo-melaniny. Kolory podstawowe wielu dzikich zwierząt (myszy, królików), to te nazywane jako agouti gene (locus A), w których każdy włos ma czarny punkt, zawierający eumelanine, pasek żółty zawierający feomelanine i pasek czarny przy skórze, zawierający znowu eumelanine, i taki typ koloryzacji zależy właśnie od zmian podczas produkcji melaniny w melanocytach w mieszkach włosowych.

Drastyczne zmiany (typu „wszystko albo nic”) w tym procesie, doprowadzają do następujących kolorów zwierzaka:

  • albo cały żółty
  • albo cały czarny, zwany przeważnie „self” (jednolity) – nie ma pasów mutacji non-agouti

Inne geny mogą „rozrzedzić”, „pocieniować” ten fenomen. Niektóre geny przyciemniają futro, podnosząc produkcję eumelaniny w stosunku do feomelaniny. Inne wpływają na produkcje feomelaniny i jej dystrybucję, np. doprowadzają do koloru szarego, czyli pas ciemnego futra (eumelanina) jest obecny, lecz pas centralny jest biały, czyli nie została wyprodukowana feomelanina żółta.

Na oddzielne omówienie zasługuje albinizm, przeważnie dotyczy mutacji z całkowitym wczesnym wygaszeniem genów, które kodują dla enzymów syntetyzujących melaninę, blokując całkowicie utworzenie się koloru na całym zwierzaku.

Zawsze w serii genów albinizmu (brak genów, które kontrolują zdolność do syntezy melaniny), istnieje mutacja szczególna, która determinuje wygląd, tworząc ciemne kończyny (typ: syjamskie w kotach, himalajskie w królikach). Ten fenomen jest spowodowany zmianami enzymów syntezy, które przekształcają je w termoczułe, a więc kolor trzonu jest przeważnie jasny, a kończyny (łapy, ogon, mordka, uszy), które przeważnie są o niższej temperaturze, są ciemne, co jest spowodowane syntezą pigmentu.

Oto dlaczego nazwałam kolor tchórz standard u fretki jako point/syjamski. Molekularnie fretka o umaszczeniu tchórz (sable), tak jak tchórz zwyczajny mają umaszczenie syjamskie.

Jeśli chodzi o prawdziwe syjamskie, to ich kolor tworzy się podczas rozwoju w wyniku termoczułości, ale pomimo to wychodzi, że koty syjamskie, które żyją w krajach bardzo zimnych i wychodzą często na zewnątrz mają tendencje do zastępowania jasnego futra ciemnym w miejscu, którym je utracą np. przy skaleczeniu!

Zmiana koloru futra towarzysząca zmianom pór roku to na pewno oddzielny fenomen, ale nie jest on objęty działaniami związanymi z przenoszeniem dziedzicznym. Tutaj musiałabym nawiązać do zwierząt arktycznych (zając, lis) lub łasic, które zmieniają całkowicie futro (od ciemnego na bielutkie). Wygląda, że u tych gatunków zmiana futra jest regulowana przez melatoninę: podczas zimy podnosi się produkcja melatoniny, która może wywołać produkcję hormonu stymulującego melanocyty (MSH), czyli nie jest syntetyzowany pigment (byłoby ciekawe zobaczyć, czy podając melatoninę fretce zjaśnieje jej futro). Są też inne czynniki środowiskowe… my też w lecie się opalamy!!!

Zasady powstawania koloru oczu są bardzo podobne do tych dotyczących futra, ale zmienia się typ koloryzacji, pomimo, że nadal ma na to wpływ eumelanina i feomelanina. Na przykład u albinosów brak koloru w oku zamiast prezentować się jako biały, pojawia się jako różowy/czerwony. Jest to spowodowane przez światło, które daje odbicie czerwonych żył w oku.

Oprócz odmiany albinotycznej, bardzo mało wiadomo o kolorze oczu. Przeważnie kolor błękitny u wielu ssaków (psy, koty, konie) zależy od genów typu Spotting Loci i jest połączony z głuchotą. Obawiam się, że zrozumienie genetyki koloru oczu u fretek, będzie jeszcze długo trwać, przynajmniej do czasu jak poznamy dokładnie geny koloryzacji futra.

Jeśli chodzi o relacje pomiędzy żywieniem a kolorem nosa, nie wiem dokładnie, ale na pewno wpływ ma również czynnik środowiskowy (żywienie), a nie tylko genetyczny!

Żeby lepiej wytłumaczyć, co może znaczyć selekcja szczególnego koloru dla zdrowia zwierzaka, wezmę przykład z artykułu o mutacji kolorów u szczurów. Są tam cytowane mutacje genów, mające wpływ na kolor futra, w wyniku znanych przyczyn biologicznych, które doprowadzają do takiego szczególnego wyglądu.

Zobaczycie, że wiele z tych zmutowanych genów jest genami podstawowymi rozwoju u ssaków, aż do tego stopnia, iż te same mutacje mają efekty porównywalne u innych gatunków zwierząt, a nawet są odpowiedzialne, za niektóre dobrze znane choroby u człowieka!

Mutacje dzielimy na następujące grupy:

  1. zmiany w migracji melanocytów
  2. zmiany w prekursorach melanosomów
  3. zmiany w przekazywaniu i deponowaniu pigmentu w futrze
  4. zmiany w syntezie pigmentu

1) Opóźnienie migracji melanocytów

Jak już wcześniej wspominałam, komórki z grzebienia neuralnego dają pochodzenie komórkom pigmentu (melanocytom) w embrionie, które migrują później wzdłuż całego ciała. Komórki migrują w specyficzny sposób – do tyłu wzdłuż klatki, równolegle po obu stronach ciała w poszczególne miejsca. Na koniec migracji komórki przybierają ostateczne pozycje u podstawy mieszków włosowych, gdzie syntetyzują melaninę i wpuszczają ją do włosa. Normalnie wszystkie mieszki włosowe mają swoje towarzyszące komórki i całe futro jest z pigmentem. Jeżeli natomiast jeden mieszek nie ma melanocytów towarzyszących, futro nie będzie miało koloru. Mutacja, która zmienia rozprowadzanie komórek pigmentowych podczas rozwoju embrionu będzie decydować jakie części ciała będą z pigmentem, a jakie bez.

Komórki pigmentu migrują także do tęczówki lub siatkówki (oko). Jeżeli siatkówka nie ma komórek pigmentu, oko jest czerwone (szczury/myszy) lub błękitne (psy/koty).

Komórki pigmentu migrują także do ucha środkowego, gdzie odgrywają ważną rolę mimo, że jeszcze do końca nie poznaną, to dotyczy słuchu. Jeżeli ucho środkowe nie ma komórek pigmentu, osobnik jest głuchy.

Komórki pigmentu migrują także do rożnych specyficznych części mózgu i jeśli tam nie dotrą, efekty są rożne, problemy z poruszaniem, problemy z zachowaniem, zmienna reakcja osobnika na stres. Komórki pigmentu są więc związane z niektórymi częściami mózgu, które regulują zachowanie i reakcję na stres i ta relacja pomiędzy depigmentacją, a zachowaniem odgrywała ważną rolę w procesie udomowienia wielu gatunków zwierząt. Hodowcy, którzy selekcjonowali latami zwierzaki najbardziej udomowione wybierali linie ze zmienną migracją komórek pigmentu w mózgu, zwierzęta najspokojniejsze z futrem depigmentowanym (piebaldyzm: albinizm częściowy). Związek między depigmentacją, a spokojnością został zauważony u wielu zwierząt (konie, krowy, psy, koty, ptaki) jak to początkowo zademonstrowały eksperymenty Belayaev-Trut na lisach (Rosja 1979). Ale także jest widoczne, że jeżeli depigmentacja jest ekstremalna, zwierzę może mieć poważne problemy neurologiczne.

Komórki pigmentu nie są jedyne, które mają pochodzenie z grzebienia neuralnego i migrują wzdłuż ciała: są także np. komórki, które unerwiają jelita i jeśli nastąpi zmienność w tym procesie (alteracje), jelita mogą nie pracować prawidłowo (megajelito).

Mutacje, które zmieniają tą migracje komórek z grzebienia neuralnego są różne, każda z nich inna i podatna na reakcje innych genów modyfikujących. Każda mutacja może działać na wiele cech: kolor futra, zachowanie i funkcje czuciowe. Oto dlaczego często kolor biały daje anomalie w kolorze oczu, głuchotę, megajelito: wszystkie razem są rezultatem tej samej zmienności (alteracji).

L’allele hooded [H/h] (zakapturzony)

Mutacja hooded (h) u szczura doprowadza do opóźnienia migracji melanocytów grzebienia neuralnego, dlatego części najbardziej oddalone od kręgosłupa (łapy, brzuch, klatka) są depigmentowane (brak melanocytów). Są różne typy alleli hooded, które powodują różne stopnie opóźnienia migracji: h(re) – restricted (ograniczony) – śmiertelne jeśli u homozygoty, h(i) – irish, h(n) – notch or capped, h(e) – extreme (ekstremalny, najdalszy), a więc dają różne stopnie depigmentacji. Inne geny wpływają natomiast na właściwy profil miejsc depigmentowanych: es hood modifier locus [h(l)]/long, który produkuje długi pas na klatce lub [h(S)]/short, który produkuje krótki pas.

Przykład: szczury HH mają normalnie rozprowadzony pigment na całym ciele, szczury Hh są częściowo depigmentowane (biała klatka, a boki pigmentowane), a szczury hh to tzw. hooded (łeb i pas przez kręgosłup pigmentowany, reszta ciała biała).

Podobieństwa u człowieka: także istnieje analogiczna mutacja hooded, z mniejszymi efektami, jest to gen piebaldyzmu (typowymi objawami są biały kosmyk włosów nad czołem i plamy o małej zawartości pigmentu).

Geny Spotting lethal e white spotting (spot – nakrapiany, plamiasty)

Mutacje receptora endoteliny B nazywa sie Spotting lethal (Sl): molekuł endoteliny B i jej receptor (= obszar łączenia komórek) regulują różnorodność multiplikacji i migracji melanocytów i komórek jelitowych grzebienia neuralnego podczas rozwoju. Wiele mutacji powstaje na poziomie tych komponentów. Utrata takiego genu u szczurów doprowadza do depigmentacji na czole (blaze) i utraty unerwienia w jelicie (niemożliwość wydalania, megajelito). Ten typ mutacji uważny jest za fatalny.

Mutacja proteiny Kit/ White spotting [Ws]

Jest to szczególna mutacja nieaktywna receptora [kit], proteiny która ma różne funkcje, ma wpływ na rozwój komórek macierzystych krwi i melanoblastów (pionierzy melanocytów), więc nie aktywacja Kit ma wiele różnorodnych efektów: obszary depigmentowane (o różnorodnym rozciągnięciu, aż do nawet całego ciała kompletnie białego z czarnymi oczami), czasami anemia, deficyt komórek immunologicznych (komórki obronne organizmu, które reagują za pośrednictwem histaminy i serotoniny), problemy z płodnością, głuchotę.

Proteina [kit] ma także swoją rolę w skurczach jelita, szczury z mutacją [Ws] posiadają skurcze jelita nienormalne i megajelito grube.

Przykład: megajelito grube jest częste u szczurów blaze, bardzo częste u szczurów husky (z czołem i bokami depigmentowanymi, często różnokolorowe oczy).

Człowiek i inne zwierzęta:

  • u człowieka są podobne mutacje w migracji komórek pigmentu, które dają syndromy dziedziczne nazywane: Waardenburg syndrome, spowodowany zmiennością rożnych genów (PAX3, MITF, EDNRB, EDN3 i SOX10). Najgroźniejszy jest Waardenburg 4 stopnia lub Waardenburg-Shah, obejmujący depigmentację, anomalie koloru oczu i megajelito grube (u człowieka nazywane inaczej chorobą Hirschprunga).
  • u koni mutacja endoteliny B doprowadza do „Lethal White Foal Syndrome ” (LWFS) – syndrom letalny białego źrebaka.
  • u psów gen [Kit] jest odpowiedzialny za biały kolor u wielu ras
    – mutacja spotting (s), której forma dominująca (S) daje jednolite futro (solid) z małą ilością białego wokół palców, na klatce i na podbrzuszu
    – mutacja L’allele Irisch spotting s(i) produkuje znaki białe na pysku, szyi, dolnej części łap, podbrzuszu i klatce (przykładowo u Boston Terrier i Basenji)
    – mutacja L’allele piebald sptting s(p) daje szeroką dystrybucje białego (Cocker spaniel, Pointers)
    – mutacja L’allele najbardziej ekstremalna s(w) występująca u dalmatyńczyków, seterów angielskich, bull terrierów i białych bokserów, mających białe futro z rzadkimi plamami pigmentowanymi. Ta mutacja s(w) jest odpowiedzialna za wysoki procent głuchoty u dalmatyńczyków (20-30% psów głuchych na jedno lub oba uszy). Obserwuje się, że obecność ciemnych plam na uszach jest związana z mniejsza możliwością głuchoty, prawdopodobnie dlatego, że komórki pigmentowe migrowały aż do ucha środkowego, ale tego typu plamy obniżają standard rasy. Interesujące jest, że u Boston terrier te plamy są dozwolone w standardzie i ilość przypadków głuchoty jest obniżona.

2) Zmiany w linii komórki dające pochodzenie melanosomom

Mutacja red eyed dilution (rozcieńczone czerwone oko)

Melanosomy są to pęcherzyki wewnątrz komórek pigmentu, w których dochodzi do syntezy i przechodzenia pigmentu na zewnątrz. Melanosomy należą do rodziny organellum wewnątrzkomórkowych (w środku komórek), do których także należą inne jak lizosomy i granulki płytek, wszystkie pochodzące od wspólnego prekursora.

Mutacja red-eyed dilution (r) ma wpływ na tego prekursora. Efektem tego procesu jest zmniejszenie się odkładania pigmentu na futrze i w oku (oczy czerwone, futro bardziej jasne). Szczury homozygoty w tej mutacji mają też nienormalne funkcjonowanie płytek krwi (krwotoki, brak krzepliwości krwi).

Przykład: szczur agouti, który niesie mutacje rr w homozygocie będzie miał złociste ogniska futra (tzw. fawn).

Nota: szczury fawn (rr na agouti) Hooded są najczęściej używane w laboratoriach ponieważ niosą w sobie serie chorób i są używane jako model wielu chorób psychiatrycznych dla człowieka:

  • nadciśnienie, co doprowadza do białkomoczu, stwardnienia nerek, niewydolności nerek
  • problemy neurologiczne (zmienna reakcja na sygnały centralnego systemu nerwowego)
  • wysoki stres i niska agresywność

Analogiczne zespoły wad u człowieka:

  • zespół Hermansky’ego i Pudlaka (ang. Hermansky-Pudlak syndrome, HPS, albinism with hemorrhagic diathesis and pigmented reticuloendothelial cells, delta storage pool disease) – rzadki, genetycznie uwarunkowany zespół, objawiający się klinicznie wydłużeniem czasu krwawienia i albinizmem oczno-skórnym. Dziedziczenie choroby jest autosomalnie recesywne. W płytkach krwi stwierdza się brak ziarnistości. Tą chorobę opisali czescy interniści Frantisek Hermansky i P. Pudlak w 1959 roku. Poznano przynajmniej osiem loci genowych, których mutacje objawiają się klinicznie jako zespól Hermansky’ego i Pudlaka.
  • zespół Chediaka-Higashiego (ang. Chediak-Higashi syndrome, CHS) – to zespół objawów chorobowych przebiegających z upośledzeniem odporności, cechuje się nawracającymi zakażeniami bakteryjnymi oraz częściowym albinizmem. Jest chorobą dziedziczną o dziedziczeniu autosomalnie recesywnym, która charakteryzuje się obecnością duzych wodniczek w leukocytach, co utrudnia zabijanie wchlonietych bakterii; proces fagocytozy i inne zdolnosci komórek zernych sa uposledzone. Objawia sie slaboscia konczyn i czesto jest przyczyna wczesnej smierci. Ten zespol jest czesty u norek, krow, myszy (mysz bezowa ) i kotow.

3) Mutacje w przenoszeniu i odkładaniu się pigmentu

I. Zmienność pigmentu ciemnego i jasnego w pojedynczych włosach: black i agouti

Jak już wspominałam melanocyty produkują dwa typy pigmentu, eumelaninę (brązowo-czarną) i feomelaninę (czerwono-zółtą), a ich relatywne ilości zależą od:

  • hormonu alfa-MSH i jego receptora MCR1, które to powodują produkcję eumelaniny poprzez działanie enzymu tyrozyny
  • białka Agouti, które stopuje związek pomiędzy MSH i MCR1 faworyzując produkcję feomelaniny

Szczury z białkiem Agouti (A) mają futro w ciemne i jasne pasy, co daje im wygląd szczura dzikiego. Szczury nie-agouti (a) produkują tylko eumelaninę i ich futro jest w całości ciemne.

Przykład: szczury aa mają futro jednobarwne-solid (jeżeli nie ma innych genów modyfikujących, są to szczury czarne-black).

Inne efekty: białko agouti ma wpływ na komórki neurologiczne – mózgowe, dając rożne efekty fizjologiczne i zachowania: szczury nie-agouti są przeważnie spokojniejsze i łatwiej nimi manipulować. Inne efekty występują u szczurów, które mają nadprodukcję białka agouti, co powoduje zmiany w regulacji żywienia. Takie szczury są żółte i mają nadwagę.

U człowieka: występuje coś podobnego, nazywane „agouti signal protein” (ASIP), co nie zostało jeszcze wyjaśnione.

Mutacje receptora MCR1 (extension)

Mutacje nieaktywne receptora MCR1 nie zostały zauważone u szczurów, ale w innych gatunkach, gdzie dają żółty kolor futra (np. u myszy) – mutacja yellow-e, u konia, u lisów i u niektórych ras psów (labrador, golden retrievers, setter irlandzki).

Natomiast mutacje, które charakteryzują się nadprodukcją receptora MCR1, doprowadzają do ciągłej produkcji pigmentu czarnego (stwierdzone np. u czarnej pantery, u owiec).

Ekspresja receptora MCR1 zmienia się w zależności od pory roku, u niektórych gatunków powodując zmianę futra na zimowe, jaśniejsze od ciemnego letniego.
U człowieka, nieaktywność receptora MCR1 daje czerwone (rude) włosy.

II. Obniżenie odkładania się pigmentu, co doprowadza do jaśniejszego futra: gen rozrzedzony

Gdy już granulki pigmentu są po syntezie, muszą być przetransportowane przez melanosomy do rosnącego futra. Transport jest wykonywany przez małe molekuły miozyny5: w mutacjach rozrzedzonych, gdzie jest nieaktywna miozyna5, pigment jest produkowany w odpowiedniej ilości, ale nie jest transportowany efektywnie, dlatego też futro zawiera mniej pigmentu i jak zostaje wcielony odkłada się w nieregularny sposób, dając futro w kolorze rozmytym, rozrzedzonym.

Przykład: szczury, które by były genetycznie czarne/black, ale które mają mutacje rozrzedzoną są szaro-łupkowe, inaczej Rosyjskie blue. Są też jednak inne mutacje nie związane z rozrzedzoną, które produkują szary, tzw. blue.

Inne efekty: nieaktywność miozyny5 ma wpływ na inne procesy, np. wpływa na podniecenie niektórych komórek mózgowych, tzw. komórki Purkinje i mutacje drastyczne mogą wiązać się ze znaczącym niedoborem neurologicznym.

Analogiczne u człowieka: taki typ mutacji jest odpowiedzialny za syndrom Griscelli Prunieras, bardzo rzadka choroba dziedziczna. Pacjenci obciążeni nią charakteryzują się albinizmem częściowym, odbarwienie włosów siwo-blond i deficyt neurologiczny.

4) Mutacje syntezy pigmentu

I. Zmiany w podstawie procesu syntezy: mutacje Chinchilla

Podstawą procesu syntezy pigmentu jest enzym tyrozynazy, gen nazywany Chinchilla. Jeżeli mutacja genu jest duża do tego stopnia, że nie uaktywnia całkowicie genu/enzymu, wtedy zwierze nie będzie mogło produkować żadnego pigmentu na ciele. Zwierzęta z taka mutacją są nazywane albinosami.

Większość lżejszych mutacji genu doprowadza natomiast do tyrozynazy częściowo aktywnej, tworząc zwierzęta w kolorze rozrzedzonym: istnieje wersja mutacji, która produkuje enzym nie aktywujący się w wysokich temperaturach, doprowadzając do takich fenomenów jak acromelanizm (ściemnienie kończyn): zwierzęta z ta mutacja produkują pigment tylko w zimniejszych częściach ciała (nos, uszy, łapy, ogon) i są to tzw. syjamskie lub himalajskie.

Lista mutacji tyrozynazy:

  • C = kolor pełny
  • C(ch) = kolor cinchilla
  • c(h) = acromelanizm (syjamski)
  • c = albinos

Przykład: C(ch)C(ch) doprowadza do koloru chinchilla (znany u szczurów). Szczury cc są albinosami, a c(h)c(h) są syjamskie. Wielo kombinacja c(h)c doprowadza do koloru pośredniego pomiędzy albinosem a syjamskim, znanego jako himalajski.

Inne efekty: brak pigmentu w oku i w nerwie optycznym doprowadza do gorszej widoczności a czasami do ślepoty.

U człowieka: albinosi mają bardzo jasną skórę, białe włosy, rzęsy i brwi. Dziecko z albinizmem rodzi się różowawe, co jest spowodowane prześwitywaniem naczyń krwionośnych. Tęczówka ich oka jest bezbarwna, przeświecają przez nią naczynia krwionośne, co nadaje oku czerwoną barwę. Są bardzo wrażliwi na działanie promieni słonecznych (promienie UV), szybko reagują stanami zapalnymi skóry, łatwo występują pęcherze i zrogowacenia. U człowieka albinizm określa się albinizmem (OCA1). Występuje około 60 mutacji genu tyrozynazy opisanych u człowieka. Są też analogiczne mutacje himalajskie i syjamskie, które prowadzą do produkcji pigmentu tylko w częściach ciała o niższej temperaturze.

II. Środowisko komórkowe nieprzychylne w syntezie pigmentu: mutacja pink-eyed dilution

Kwaśne pH w melanosomach jest niezbędne do prawidłowej aktywności tyrozynazy, szczególnie do syntezy ciemnego pigmentu. Gen p (pink eyed dilution) koduje dla białka z membrany melanosomów, która reguluje pH wewnątrz komórki. Jeżeli białko zostanie nie uaktywnione pH zmieni się z kwaśnego na neutralne. Białko p jest obecne tylko w eumelasomach (które syntetyzują eumelanine), ale nie w feomelanosomach, więc mutacja nie ma wpływu na syntezę feomelaniny. Generalny efekt mutacji to rozrzedzenie pigmentu ciemnego, bez względu jaki jest kolor podstawy, pozostawiając tylko pigment żółtoczerwony (futro jaśniejsze i oczy różowe).

Przykład: u szczura agouti, mutacja może rozjaśnić wszystkie pasy ciemne każdego włosa, tworząc kombinacje nazywaną amber. Natomiast kolor czarny zostaje rozrzedzony na żółty jasny, tzw. szampan.

Inne efekty: niektóre melanosomy przybierają formy anomalne.

U człowieka: niektóre odmiany w locus p są normalne u człowieka i oddają różnice w kolorze skóry między grupami etnicznymi. Mutacje bardziej drastyczne są odpowiedzialne za albinizm typu 2 (OCA2), rodzaj najbardziej popularny to albinizm, zwłaszcza w grupie Afrykańskiej. Charakterystyczna depigmentacja jest bardzo różnorodna, pigmenty mogą być zlokalizowane tylko w piegach, włosy mają odcień żółty, oczy przeważnie z częściową pigmentacją.

III. Brak ostatniej fazy syntezy pigmentu: mutacja brown

W ostatniej fazie syntezy, proces rozchodzi się na dwie drogi, z których jedna prowadzi do eumelaniny a druga do feomelaniny: gen brown (koduje dla białka zwanego TYRP1) i jest włączony tylko do syntezy eumelaniny, w której podczas fazy ostatniej pigment brązowy zostaje zamieniony w czarny. Są dwa typy mutacji w tym genie, jeden który nie uaktywnia całkowicie enzymu, a drugi pozwala na produkcje tylko małych jego ilości.

Przykład: szczury homozygoty dla mutacji (bb) są tzw. czekolady, a u psów przekłada się na kolor liver.

Inne efekty: mutacje TYRP1 mają także wpływ na nierozprzestrzenianie i dojrzewanie melanosomów.

U człowieka: mutacje TYRP1 są odpowiedzialne za albinizm typu 3 (OCA3), rozprzestrzenione u osób z czarna skóra, dając odcień czerwieni skóry i włosów.

Jeśli chodzi o zmianę futra ze względu na porę roku, moje cytaty nie są zbyt sprzeczne: receptor MCR1 w efekcie jest ofiarą działania hormonu MSH, którego ekspresja jest prowadzona przez melatonine, więc jest różna w zależności od pory roku. Czyli zmiana futra może pochodzić od zmiany relatywnych ilości receptora i molekuły, która ma się tam zawiązać.

…

Wszystkie inne kolory niż standard (tchórz) są owocem mutacji przypadkowych, które powstają normalnie we wszystkich organizmach. Każda komórka posiada procent mutacji samoistnych, więc wszystkie geny w naturze zmieniają się ciągle, tylko że posiadamy mechanizmy naprawiające, które nie pokazują wszystkich mutacji, ale jeśli nie zostaną naprawione mogą być przekazywane następnym pokoleniom. Na tym poziomie (organizmu a nie komórki) działa inna korekta, którą jest naturalna selekcja, starająca się wyeliminować (poprzez śmierć lub poprzez wyłączenie z reprodukcji – bezpłodność) wszystkie osobniki zmutowane, które są nosicielami mutacji powodujących niezgodność ze stylem życia (np. tchórz biały – albinos, źle się wtapia w tło, więc w naturze miałby mniejsze szanse przeżycia czyli zginąłby przed możliwością reprodukcji). Człowiek nie robi nic innego jak działa przeciwko tej selekcji i faworyzuje reprodukcje zwierząt zmutowanych, chorych.

…

słowniczek:
melanosom (z gr. melas, melanos – czarny + soma – ciało) – (ciałka melaninowe) to organella melanocytów. Melanosomy gromadzone są w cytoplazmie i przekazywane są do komórek warstwy kolczystej.

melanocyty, melanofory (z gr. melas, melanos – czarny + kytos – komórka) to komórki barwnikowe wytwarzające i magazynujące melaninę. Zawierają specyficzne ziarna barwnika zwane melanosomami. Komórkami macierzystymi dla melanocytów są melanoblasty, powstające z ektodermalnych (listki zarodkowe) komórek grzebieni nerwowych. Występują w tkance łącznej skóry i opon miękkich, a także w naczyniach oka i tęczówce. Pełnią w organizmie funkcje ochronne, zabezpieczając narządy wewnętrzne.

proces melanogenezy – to proces powstawania melaniny czyli szereg dość złożonych reakcji biochemicznych. Wystarczy jednak wiedzieć, że prekursorem czyli takim związkiem wyjściowym w syntezie melaniny jest aminokwas – tyrozyna przekształcany pod wpływem enzymu o nazwie tyrozynaza. W wyniku procesu melanogenezy otrzymujemy melaninę, która występuje w dwóch formach: eumelanina – barwnik ciemny, brązowoczarny i feomelanina – barwnik jasny, czerwonożółty.

melanina – powstaje w specjalnych komórkach zwanych melanocytami, które znajdują się w najgłębszej, podstawnej warstwie naskórka. Gromadzona jest ona w melanocytach w postaci ziarenek w takich specjalnych „zbiorniczkach” zwanych melanosomami. Melanina w tych zbiorniczkach jest następnie przekazywana do otaczających melanosomy komórek naskórka. Pod wpływem jednego z bodźców – mogą to być czynniki wewnętrzne jak skłonności genetyczne, hormony lub czynniki zewnętrzne, na przykład promienie UV – melanosomy czyli zbiorniczki z melaniną pękają i barwnik zostaje uwolniony do komórki.

heterozygota ( gr. héteros ‘inny’, zygōtós ‘połączony’) – to organizm posiadający zróżnicowane allele tego samego genu (np. aA), w tym samym locus na chromosomach homologicznych. Gamety osobnika heterozygotycznego mogą być różne, tzn. mogą zawierać zupełnie odmienny materiał genetyczny. Określenie „heterozygota” implikuje, że dany gen może występować w co najmniej dwóch postaciach. Kombinacja Aa oznacza, że jeden allel genu ma charakter dominujący (A) nad drugim (a), to znaczy, że w fenotypie osobnika heterozygotycznego będzie on w jakiś sposób brał przewagę nad allelem recesywnym. U ludzi, niektóre choroby genetyczne są uwarunkowane obecnością allelu recesywnego, a zatem ujawniają się w osobnikach homozygotycznych, a nie ujawniają w heterozygotach, a niektóre choroby uwarunkowane są obecnością allelu dominującego , więc ujawniają się u heterozygot i homozygot dominujących, zaś nie u homozygot recesywnych.

homozygota ( [gr. homós ‘taki sam’, ‘równy’, zygōtós ‘połączony’ ), to organizm posiadający identyczne allele danego genu (np. aa lub AA) w chromosomach. Homozygoty wytwarzają zawsze gamety jednakowego typu – identyczne pod względem materiału genetycznego (danej cechy). Homozygotyczność może dotyczyć jednego, kilku lub nawet wszystkich genów w organizmie. Wyróżnia się dwa rodzaje homozygot: homozygota dominująca – sytuacja, gdy oba allele danego genu są dominujące (zapis np. AA); osobnik może być homozygotą dominującą względem większej liczby genów, np. AABBCCDD (poczwórna homozygota dominująca); homozygota recesywna – sytuacja, gdy oba allele danego genu są recesywne (zapis np. aa); osobnik może być homozygotą recesywną względem większej liczby genów, np. aabbccdd (poczwórna homozygota recesywna).

gen letalny – gen powodujący śmierć organizmu. Następuje ona wskutek zaburzeń rozwojowych zygoty lub osobnika przed osiągnięciem zdolności do rozrodu. Geny letalne są zazwyczaj genami recesywnymi, ponieważ dominacja nie może utrzymać się w środowisku (umierają wszystkie heterozygoty i homozygoty dominujące, więc cecha nie jest przekazywana dalej). Zazwyczaj pojawienie się genu letalnego w heterozygocie jest przyczyną skrócenia życia.
…

by: dr biolog-genetyk Silvia Pizzi

tłumaczenie: Eva
korekta: Ana

źródło:
[1] furetti.com
[2] pl.wikipedia.org
[3] slownik-online.pl/kopalinski
[4] encyklopedia.pwn.pl
[5] www.furettomania.com

…

   

 





Dodaj komentarz

avatar
  Subscribe  
Powiadom o