Домашняя кошка – это очень удобный объект для популяционных исследований. Кошки, как известно, гуляют сами по себе, и часто скрещиваются без контроля со стороны человека. Беспородные кошки – едва ли не единственные одомашненные животные, в чьих популяциях скрещивание практически случайно, поэтому они так интересны для эволюционной биологии. Генетическую структуру кошачьих популяций можно исследовать, вычислив, насколько часто встречаются у кошек в разных регионах те или иные аллели генов. Для этой цели удобно взять гены окраски шерсти. Ученым хорошо известно, какие именно гены отвечают за тот или иной тип окраски у кошек, поэтому генотип животного можно определить на вид, например:
Рис. 1. Дикий тип. Шерсть короткая, не белая, белых пятен нет, рыжих тоже нет, интенсивность окраски нормальная, окраска серая, полосатая.
| 
Рис. 2. Черепаховая кошка (Oo,aa,S_). Шерсть короткая, не белая, есть белые пятна по телу (S_), окраска черепаховая: рыжие (Оо) и черные (аа) пятна, окраска нормальной интенсивности.
|
Задание 1. Собираем данные об окраске кошек в разных популяциях. «Полевая» часть исследования начнется у вас дома. Вам нужно будет пройтись по вашему населенному пункту и записать генотипы и фенотипы. Постарайтесь собрать информацию не менее чем о 100 (не породистых!) котах/кошках. Информация должна быть собрана случайным образом – т.е. собирайте всех кошек подряд, а не только тех, которые вам нравятся или кажутся вам необычными. В интернете по адресу https://sites.google.com/site/catsandgenes/kak-scitat-kosek находится список фенотипов, которые вы сможете найти в популяциях кошек. На странице https://sites.google.com/site/catsandgenes/zacem-scitat-kosek выложен полевой определитель кошачьих мутаций, который поможет вам правильно записать генотип кошки. Прежде, чем выходить «в поле» и начинать свое исследование, советуем вам потренироваться определять генотипы на примерах, приведенных в таблице (https://sites.google.com/site/catsandgenes/kosaci-genotipy). Потренироваться можно и на образцах, размещённых на странице нашей группы ВКонтакте.
Кошек, которых вы наблюдали необходимо сфотографировать и выложить эти фотографии на странице группы https://vk.com/club55078174.
Создайте альбом с именем города, где была сделана фотография. В описании укажите, кто фотографировал, а также почтовый индекс вашей школы. Название каждой фотографии даете по принципу "почтовый индекс вашей школы_порядковый номер образца", например, 630004_1. Отметьте кошку опцией «отметить человека» и запишите в качестве отметки генотип. Обязательно отмечайте пол кошки, если вы смогли его определить! Наши консультанты проверят точность вашего определения генотипа по фенотипам и сделают, если необходимо, поправки.
Собрав такую статистику по разным городам России, мы сможем сравнить исследованые вами популяции с популяциями домашних кошек других стран мира, узнать, существуют ли между ними потоки генов и, возможно, оценить влияние человека на генетический состав популяций кошек.
Дополнительную информацию о генетике домашней кошки вы можете получить из книги П. М. Бородина «Кошки и гены: Генетика для владельцев кошек» (https://www.ozon.ru/context/detail/id/5834499/). Книжка написана простым языком и гарантирует увлекательное чтение каждому, кто любит кошек и/или интересуется генетикой и механизмами эволюции. Вариант по мотивам первого издания можно найти в интернете на сайте https://animalgenetics.ru.
Изучение того, как распределены мутации в разных популяциях кошек, может оказаться полезным и для криминалистики. Из шерсти можно выделить ДНК и определить последовательность нуклеотидов в ней. Если знать, в каких регионах страны у кошек встречаются определенные мутации, то по последовательности ДНК конкретной кошки можно установить, где она проживает. Шерсть кошки может служить таким же вещественным доказательством, как и, например, волос человека. Так, в 2003 году в США результаты анализа митохондриальной ДНК кошки помогли установить личность убийцы.
Участники нашей школы смогут принять участие в секвенировании участка митохондриального генома у кошек из разных районов Новосибирской области. Мы получим нуклеотидные последовательности ДНК кошек из разных популяций и сможем узнать, какие именно нуклеотидные замены характерны для каждой из этих популяций. Это может помочь при проведении судебных экспертиз, поэтому такое знание нужно криминалистам – и не только. По числу нуклеотидных различий в последовательностях ДНК можно узнать, как происходила эволюция этих популяций кошек, какие популяции эволюционно ближе друг другу, от каких предков они происходят и где эти предки жили.
Митохондриальную ДНК мы будем выделять из волосяных луковиц шерсти. Поскольку участники Школы приезжают из разных городов, мы просим каждого привезти как можно больше (не менее 10-15) образцов шерсти кошек из вашего города. Кошки не должны быть чистопородными. Каждому образцу присваивается уникальный идентификационный номер "почтовый индекс школы_порядковый номер образца", например 630090_1.
Внимание! 1) Если одна и та же кошка и сфотографирована, и ее шерсть взяли для секвенирования, в обоих случаях она фигурирует под одним и тем же идентификационным номером. 2) Нельзя присваивать один и тот же идентификационный номер разным кошкам. Нумерация всех образцов, поступивших от одной школы как на секвенирование ДНК, так и для определения окрасочного фенотипа, должна быть сквозной.
Например, ученики из гимназии №130 г Новосибирска сфотографировали 3 кошки для определения окрасочного фенотипа и выложили эти фотографии в группе "Геногеография кошек, летняя биологическая школа" в социальной сети "В контакте". Эти кошки должны получить идентификационные номера 630090_1, 630090_2 и 630090_3. Из этих кошек, у тех, чьи фотографии выложены в интернете под номерами 630090_1 и 630090_2, взяли шерсть на анализ. Эти образцы шерсти также должны быть маркированы номерами 630090_1 и 630090_2. Кроме того, школьники взяли шерсть на анализ еще у одной кошки, которую, к сожалению, они не смогли сфотографировать. Этот образец шерсти должен получить идентификационный номер 630090_4, потому что идентификационный номер 630090_3 уже занят кошкой, для которой есть только фотография окраски, но нет образца шерсти.
Чтобы получить пучок шерсти с фолликулами, придется выдергивать шерсть у кошки. Лучше, чтобы пучок был достаточно густым. Выдергивать нужно быстрым и решительным движением. Полученные волосы нужно выложить на чистом листке бумаги, чтобы в образец не попала грязь, и выровнять по длине так, чтобы корни волос располагались на одном уровне. Пучок шерсти обмотать скотчем на расстоянии нескольких сантиметров от корней.
Так шерсть не растрясется в конверте и потом (на школе!) будет удобно отрезать часть волоса с фолликулом для выделения ДНК у всего пучка сразу. Пучок шерсти нужно поместить в чистый бумажный конверт и подписать, указав, в том числе, и генотип по генам окраски (один конверт – одна кошка!).
До встречи на школе!