Hoe komt je oranje kat aan haar kleur? Die ontstaat door een nog nooit eerder ontdekt genetisch mechanisme voor kleurpigmentatie, blijkt uit een aantal nieuwe studies.
Katten zijn zonder twijfel perfect. Dat is in ieder geval toch wat enkele recente studies beweren. Die zouden namelijk bewijs hebben gevonden dat suggereert dat katachtigen, die zijn geëvolueerd met minimale variatie en maximale efficiëntie, hun ‘perfecte’ genetische vorm hebben bereikt.
‘Alles wat je moet weten over genetica, kun je leren van je kat’, zegt Leslie Lyons, veterinair deskundige, gespecialiseerd in kattengenetica aan de Universiteit van Missouri. De studie naar de vachtkleuren van katten heeft bijvoorbeeld inzicht gegeven in verschillende aspecten van de moderne genetica, zegt ze. Maar al decennialang is er één tint kattenvacht die wetenschappers voor raadsels stelt: oranje. Bij huiskatten zou die oranje kleur gelinkt zijn aan het geslacht. De mutatie die voor de oranje kleur van de katten zorgt, ligt op het geslachtsbepalende X-chromosoom. Daardoor zijn oranje katten voor het grootste deel mannetjes. Wetenschappers slagen er al een tijdje niet in om het specifieke gen te lokaliseren dat verantwoordelijk is voor die pompoengekleurde katten.
Maar recent kwam de doorbraak. Twee artikels die tegelijk werden gepubliceerd in Current Biology, onthullen een zeer unieke genetische weg die nooit eerder werd waargenomen bij katachtigen of andere zoogdieren. Twee aparte onderzoeksgroepen kwamen op hetzelfde moment en onafhankelijk van elkaar tot dezelfde verrassende conclusie: een kleine deletie, het ontbreken van een stukje DNA, in het X-chromosoom van de kat vergroot de activiteit van een gen genaamd Arhgap36. Wetenschappers hadden dat gen nog niet eerder geassocieerd met pigmentatie. In dit geval lijkt het erop dat het de melanine-producerende cellen van de kat zover krijgt om oranje te worden.
Deze vondst brengt een einde aan een decennialang onderzoek naar huiskatten met een rosse tint — een vachtkleur ‘die al meer dan een eeuw bekendstond als een soort van uitzondering op de regels van de genetica die de kleuring van de meeste zoogdieren verklaart’, zegt Christopher Kaelin, geneticus en hoofdauteur van de studie voor Stanford.
Lapjeskat
Dat ligt deels aan het feit dat wat die oranje vacht veroorzaakt bij katten niet zozeer een ‘oranje gen’ is, maar een ‘oranje mutatie’ in een onbekend gen, aldus Kaelin. De term mutatie slaat op de veranderingen die worden aangebracht in het originele DNA, legt geneticus Greg Barsh uit, senior auteur van de studie voor Stanford. ‘Dus hoe weet je dat een visueel kenmerk, zoals oranje vacht, wordt veroorzaakt door een verandering in de DNA-sequentie?’, voegt Barsh toe. ‘Het antwoord daarop is best simpel: je ziet dat het van generatie op generatie wordt overgeërfd.’
De opvallende overvloed van mannelijke oranje katten heeft wetenschappers lang doen vermoeden dat het kenmerk gelinkt is aan het geslacht, en met name gekoppeld is aan een variatie in het X-chromosoom. De Britse geneticus Mary Lyon bevestigde deze theorie in 1961 met de ontdekking van X-inactivatie, een mechanisme waarbij de cellen van vrouwelijke zoogdieren willekeurig een van de twee X-chromosomen die ze hebben geërfd van hun ouders uitzetten. Voor de meeste zoogdieren, waaronder ook mensen en katten, helpt dit om genetische complicaties te voorkomen die zich misschien zouden voortdoen door het extra X-chromosoom.
Mannelijke kittens hebben, net als alle andere mannelijke zoogdieren, een X- en een Y-chromosoom. Mannelijke katten met oranjegekleurde ouders krijgen slechts één kopie van de oranjemutatie en krijgen daardoor een volledig oranje vacht. Vrouwelijke katten daarentegen hebben twee X-chromosomen. Als een van die twee de oranjemutatie heeft, dan zal het proces van X-inactivatie zorgen voor oranje, bruine of zwarte lapjes afhankelijk van welke X-chromosoom er wordt geactiveerd in dat deel van hun huid. Dat zal de vacht van de kitten een kleurenpatroon geven dat gevlekt oranje-zwart is (schildpadkat) of een soort van lapjesdeken met oranje, zwart en wit (lapjeskat of calicokat).
In de loop der jaren kwamen wetenschappers steeds dichter bij de algemene locatie van de hoofdmutatie in het kattengenoom. ‘Het kandidaatgebied bevatte meer dan tien genen, waarvan geen enkele bekend stond om pigmentregulatie’, zegt Hiroyuki Sasaki, geneticus en senior auteur van de studie van de Universiteit van Kyūshū. Sasaki en zijn team besloten om het volledige genoom van de katten met verschillende vachtkleuren te sequencen om de variaties op het X-chromosoom eruit te kunnen pikken. Op dezelfde manier verzamelde het Stanford-team allerlei data uit een grote groep katten. Ze vergeleken de DNA-sequenties van katten met en zonder oranje vacht.
‘Beide teams identificeerden een kleine mutatie, die niet in het Arhgap36 gen lag maar er wel dichtbij’, legt Kaelin uit. Dat betekent dat de mutatie de genexpressie in het genoom van de kat niet heeft verstoord. Maar wel dat het dichtbij genoeg zat om de activiteit van het gen te veranderen, met name in cellen die melanine produceren. ‘Dat is een zeer uitzonderlijke soort mutatie’, zegt Barsh.
‘Het mutatiepad is interessant omdat het bijdraagt aan de kennis over dit gen en zijn functie’, zegt Lyons. Ze werd bedankt voor haar bijdrage aan het genomische materiaal van katten in het Stanford-artikel, maar was niet betrokken bij de studies. ‘Dit toont ons dat gezondheid een complexe interactie is tussen genen en gebeurtenissen tijdens het ontwikkelingsproces.’
‘Er bestaat geen wetenschappelijk bewijs dat vachtkleur koppelt aan gedragsverschillen’
‘De neiging van oranje katten en schildpadkatten om grappig, vriendelijk en soms ondeugend gedrag te vertonen, is een veel gemaakte grap tussen kattenliefhebbers. Maar er bestaat geen wetenschappelijk bewijs dat vachtkleur koppelt aan gedragsverschillen’, aldus Barsh.
Onderzoekers zijn nog niet zeker of de mutatie daarin een rol zou spelen. Maar het is wel een vraag waar ze graag een antwoord op willen vinden.
‘Doordat het gen Arhgap36 niet alleen tot uiting komt in de pigmentcellen maar ook in de hersenen en in de hormoonklieren, is het dus mogelijk dat het veranderde uiterlijk veranderingen in neuronale activiteit en zelfs in gedrag kan veroorzaken’, suggereert Sasaki.
‘We vermoeden dat er niet echt een voordeel of een nadeel is verbonden aan de oranje mutatie in katten’, zegt Barsh. ‘Het is gewoon iets dat is ontstaan omdat ze er mooi uitzien. Mensen vinden ze leuk en daarom mochten ze blijven.’
Dit artikel verscheen eerder in Scientific American. Vertaling: Maxim Garvelink.
