Кошачья геногеография

Правда ли, что кошки были одомашнены в Древнем Египте? Сколько пород кошек насчитывается в мире? Почему абиссинские кошки имеют мало общего с африканскими, а персидские — с азиатскими? Эти и многие другие темы затронула в открытой лекции под названием «Кошкин ген» Любовь Малиновская, аспирант Новосибирского государственного университета. Научный журналист Юлия Черная побывала на лекции и выяснила, в чем состоят особенности генетических мутаций кошек, побеседовав с Любовью и ее научным руководителем — Павлом Бородиным, доктором биол. наук, зав. лабораторией рекомбинационного и сегрегационного анализа Института цитологии и генетики СО РАН.

Коты — друзья наук
и сладостных забав…

Шарль Бодлер

Кошки помогают популяризации генетики

Изучать законы генетики «на кошках» гораздо интереснее, чем на дрозофилах и горохе, уверен Павел Михайлович:

— У кошек много мутаций, которые хорошо и сразу видны. Разные окрасы — это разные мутации. И это первый урок, который уже может вынести юный (или неюный) исследователь. Мутация — это не обязательно теленок с двумя головами.

В начале 1980-х Павла Бородина, тогда еще кандидата наук, попросили написать сценарий для цикла учебных телепередач по генетике для десятиклассников. Цикл имел огромный успех. Миллионы детей, родителей, педагогов и просто сочувствующих стали собирать по своим городам информацию об окрасе кошек.

— После эфира школьники со всех концов нашей родины прислали мне три мешка писем с описаниями локальных популяций кошек. Письма были замечательными, но научно малоинформативными. Пришлось рекрутировать специалистов — коллег-генетиков, — вспоминает профессор Бородин.

В результате были опубликованы не только статья в Journal of Heredity и монография «Генетика кошки», но и две научно-популярные книжки. Одна из них даже удостоилась специального диплома Клуба научных журналистов «За эффектное применение кошек для популяризации науки». Кроме того, был запущен целый научно-популярный сериал: «Кошки, гены и география» (1979), «Кошки и гены: 10 лет спустя» (1989), «Кошки и гены: 30 лет спустя» (2009) и, наконец, «Кошки и гены: 40 лет спустя» [1] (2019, в соавторстве с Любовью Малиновской). Первые две статьи вышли в журнале «Химия и жизнь», вторые две — в журнале «Наука из первых рук».

— Ситуация с геногеографией, конечно, практически не изменилась, — рассказывает Павел Михайлович. — Глобальные карты стали достаточно информативными уже 30 лет назад, и добавление новых данных перестало влиять на интерпретацию. Поэтому публикации по этой теме постепенно сошли на нет. С другой стороны, за истекшие десятилетия в генетике кошки произошли важные события, связанные в том числе и с развитием методов секвенирования геномов.

Кошки древних цивилизаций: Крит, Китай, Египет

Во время раскопок стоянки древнего человека на острове Крит в 2004 году археологи нашли не­обычное погребение эпохи неолита: вокруг человеческого скелета были разложены каменные топоры, полированные камни и кремневые орудия, а в ногах у него, бережно покрытый слоем из 24 морских раковин, покоился восьмимесячный котенок [2]. Возраст могилы был определен примерно в 9,5–9,2 тыс. лет. По найденному скелету захороненный котенок был отнесен к подвиду Felis silvestris lybica (степной кот). Однако остров Крит уникален тем, что на нем никогда не обитали местные виды диких кошек.

— Скорее всего, этот котенок (или его предки) попал на Крит на плотах первых колонистов, — поясняет Любовь Малиновская. — Каменные и глиняные фигурки кошек и котов, изготовленные 10–9 тыс. лет назад, регулярно находят на территории современных Турции, Израиля и Сирии. Однако находка на Кипре стала самым ранним биологическим свидетельством по крайней мере частичного одомашнивания кошек.

Таким образом, приоритет в одомашнивании кошек, вопреки нашим стереотипам, принадлежит не древним египтянам. Самая ранняя находка (6 скелетов кошек) в гробницах Древнего Египта относится к периоду 5,7 тыс. лет назад.

Шведский биолог Бёкёной (Bökönuj) разделяет процесс одомашнивания любого животного на два этапа: вначале — отлов и приручение, затем контроль над поведением и селективное размножение. Соответственно, на первой стадии морфологических изменений не наблюдается — домашние формы внешне не отличаются от диких. А вот вторая стадия характеризуется сильной морфологической дивергенцией.

В истории одомашнивания кошек второй этап настал всего двести лет назад. Поэтому все останки кошек, найденные в поселениях древних людей, относятся к первому этапу одомашнивания — следовательно, эти кошки фактически неотличимы внешне от диких сородичей. И тут важным дополнением к археологическим находкам становятся генетические исследования.

Карлос Дрисколл (Carlos Driscoll), сотрудник Национального института изучения рака США, и его коллеги изучили 979 образцов митохондриальной ДНК диких и домашних кошек, в том числе представителей различных экзотических пород. ДНК всех домашних кошек оказались ближе всего к ближневосточному кластеру, а точнее, к образцам 15 диких кошек, собранным в отдаленных пустынях Израиля, Объединенных Арабских Эмиратов, Бахрейна и Саудовской Аравии. Та же группа ученых провела популяционно-генетический анализ, в результате которого выделилась дискретная ближневосточная популяция, объединяющая как диких, так и домашних кошек.

— Таким образом, генетические данные подтверждают данные археологические: одомашнивание кошки произошло на Ближнем Востоке от представителей подвида Felis silvestris lybica, — рассказывает Любовь Малиновская. — Скорее всего, примерно 10 тыс. лет назад люди начали хранить урожай. Эти хранилища и мусор вокруг человеческих жилищ привлекли мышей, а за ними и тех, кто на мышей охотился. При этом близость человека защищала предков домашней кошки от более крупных хищников. Более ласковые, менее агрессивные животные получали преимущество. Но надо отметить, что человек в таком сценарии играет лишь второстепенную роль.

Но полной ясности с происхождением домашних кошек всё же нет…

В 2014 году группа китайских ученых под руководством Яоу Ху (Yaowu Hu) опубликовала данные о том, что в захоронениях на территории древнего поселения в Китае (7–5 тыс. лет назад) обнаружено восемь кошачьих костей. Проведенный исследователями морфометрический анализ показал, что они принадлежали представителям вида Felis silvestris.

— Надо признать, что работа подверглась критике, — объясняет Любовь. — Не удалось установить, к какому именно подвиду относятся эти животные. В итоге у нас есть два объяснения. Либо это были местные дикие виды, не оказавшие никакого влияния на пути распространения домашних кошек, либо это были одомашненные кошки, завезенные в Китай с Ближнего Востока.

Когда кошки попали в Древний Египет? Этот вопрос тоже остается открытым. Наиболее вероятным считается, что в страну фараонов кошки попали 5–6 тыс. лет назад. Откуда?

— Возможны два сценария, — перечисляет Малиновская. — Либо в Египет были завезены домашние или продомашние кошки с Ближнего Востока, либо тот же подвид Felis silvestris lybica был одомашен в Египте повторно. Учитывая, что большинство домашних животных, за исключением осла, были завезены в Египет с Ближнего Востока, исследователи в основном склоняются к первому варианту.

В Египте в изобилии представлены косвенные свидетельства одомашнивания кошки: маленькие амулеты (изготовлены 4,3 тыс. лет назад); их первые изображения и захоронения кошек (4 тыс. лет назад), многочисленные изображения кошки на фресках рядом с креслом богатого человека или ловящими птиц (Фивский некрополь, 3,5 тыс. лет назад); мумии кошек (от 3,3 тыс. лет назад).

В 2007 году группа бельгийских ученых из Лёвенского католического университета под руководством Вирле Линзееле (Veerle Linseele) опубликовала исследования митохондриальных ДНК, извлеченных из трех кошачьих мумий (2,5 тыс. лет назад): у всех трех кошек обнаружился разный митотип. Любопытно, что у современных кошек эти митотипы тоже встречаются. Как шутит Любовь Малиновская, при желании и вы можете попытаться доказать родство своей кошки с той, чья мумия была захоронена в Древнем Египте. Кроме того, авторы статьи попытались определить, когда жил общий предок всех трех кошек. По их оценкам, это было примерно 9,5–4,5 тыс. лет назад, что совпадает с оценкой времени одомашнивания кошки на Ближнем Востоке.

Веками Египет запрещал вывоз своих кошек. Однако, несмотря на все запреты, кошки, как мы знаем, прекрасно расселились по всему миру. Самые древние останки кошек вне Египта и Ближнего Востока найдены в Индской цивилизации: в городе Хараппа обнаружены обломки кошачьих костей, которые датируются 4,5–4,1 тыс. лет назад. Впрочем, перед исследователями опять встает вопрос: были ли кошки привезены из Египта, одомашнены повторно, или это дикие кошки, которые жили рядом с человеком?

Кошки покоряют континенты

Примерно 2,5 тыс. лет назад кошки попали в Древнюю Грецию. Нельзя сказать, что они сразу покорили колыбель европейской цивилизации. Сначала они скорее считались заморской диковинкой; для борьбы с грызунами и древние греки, и древние римляне использовали домашних хорьков. Тем не менее к IV веку до н. э. кошки вытеснили хорьков с их пьедестала мышеловов у римлян. С этого момента «захват мира» (а точнее, Старого Света) кошками пошел быстрее. Многочисленные останки кошек находят в древнеримских поселениях по всей Южной Англии.

К X веку н. э. кошка стала вполне обычным домашним животным как в Европе, так и в Азии. Исследователи считают, что случилось это во многом благодаря хорошей приспособленности кошек к жизни на кораб­ле. В 1977 году Нейл Тодд (Neil Todd) опубликовал в журнале Scientific American данные о распределении кошек с различным окрасом. В частности, анализ распределения кошек с аллелем Orange, который приводит к появлению оранжевого окраса, показал, что появилась эта мутация в Малой Азии, оттуда рыжие кошки попали в Британию, а уже из Британии распространились по всей Европе.

А вот кошки мраморного окраса, по предположению Нейла Тодда, появились именно в Британии, оттуда попали во Францию и уже затем распространились по всей Европе. Более того, исследование Нейла Тодда показало, что частота встречаемости мраморного окраса у кошек в бывших британских портах выше, чем в других городах.

В 2017 году ученые исследовали несколько сотен останков как диких, так и домашних кошек [3]. По их данным, мраморный окрас (мутация Tabby) появился в Малой Азии во времена Османской империи в XIV–XV веках. А уже к XIX веку этот окрас был распространен в Азии, Европе и Африке. Частота его встречаемости значительно выросла. Но если рассматривать найденные закономерности как следствие искусственного отбора, то надо признать, что кошки по сравнению с другими домашними животными подверглись этому виду отбора значительно позже.

Австралийские кошки по своему генотипу принципиально не отличаются от европейских кошек [4]. В отличие от азиатских или ближневосточных, их ДНК не кластеризуется в отдельную группу.

Логично предположить, что в Америку кошек завезли европейцы во времена Христофора Колумба. В целом последние филогенетические исследования это подтверждают. Моника Липински (Monika Lipinski) из Калифорнийского университета в ­Дейвисе и ее коллеги проанализировали геномы 1100 кошек со всех пяти ­континентов и ­опуб­ликовали результаты своего исследования в 2008 году [5]. Кластерный анализ позволил выделить четыре популяции кошки, соответствующие четырем регионам:

• Западная Европа;
• Средиземноморье и Ближний Восток;
• Азия;
• Восточная Африка.

При этом кошки из Бразилии, Техаса и Гавайев попали в один кластер с кошками Западной Европы. Это подтверждает гипотезу о том, что кошек в Америку привезли европейцы. Причем это произошло не так давно, именно поэтому не наблюдается значительной дивергенции.

Кошки Средиземноморья генетически очень близки друг к другу. Ученые это объясняют тесными связями между странами этого региона. Сильнее всего дивергировали породы Азии и Ближнего Востока. Это связано с тем, что там кошки появились давно и достаточно долго развивались более или менее изолированно. Кроме того, азиатские и ближневосточные кошки сильно разделены между собой. Это говорит о том, что не только этот регион в целом был изолирован от всего мира, но и разные его территории не контактировали друг с другом.

Любовь Малиновская отмечает, что породистые кошки очень близки генетически к беспородным кошкам того региона, где порода выведена. Например, азиатские породы кошек похожи на кошек из Китая, Сингапура и Кореи; турецкий ван — рядом с кошками Турции, Израиля и Египта; сибирские кошки расположились рядом с кошками Норвегии и Финляндии. (Беспородные кошки, проживающие на территории России в исследование Липински и ее коллег не попали.)

С нескрываемым удовольствием Любовь Малиновская обращает наше внимание на график из статьи Моники Липински. Кошки из Шри-Ланки попали в группу кошек из Африки. Не менее удивительно положение абиссинских кошек: эта порода, если верить официальной информации, была выведена из пород Африки и Азии. Но на полученных филогенетических ветвях они расположились между африканскими и западноевропейскими кошками.

Насладившись удивлением и недоумением слушателей, Любовь открывает следующий рисунок из научной статьи, который более подробно иллюстрирует собранный исследователями генетический материал. На нем уже прекрасно видно, что генотип кошек из Шри-Ланки — это гремучая смесь генотипов из всех регионов.

— Это результат британской колонизации, — поясняет Любовь. — Абиссинские кошки действительно не имеют ничего общего с кошками из Африки. Интересно, что и персидские кошки, несмотря на название, ничего общего не имеют с Азией. Зато явно связаны с западноевропейскими родственниками.

Редкие породы кошек

Пород кошек насчитывается не так уж и много: по разным оценкам — от 40 до 70. Причем примерно 85% существующих пород появились всего менее 75 лет назад. Для создания новых пород далеко не все идут по пути скрещивания разных домашних кошек. Например, американская защитница природы Джин Мил (Jеan Mill) для создания породы бенгальских кошек скрещивала домашних любимцев с азиатской леопардовой кошкой. Сегодня у этой породы много поклонников. Некоторые даже приукрашивают и без того необычное происхождение своих любимцев, говоря, что порода происходит от скрещивания кошек и азиатских леопардов. Но даже не столь дальнеродственное скрещивание чревато неприятными последствиями: в первом поколении самцы рождаются стерильными, к тому же характер у представителей породы оказался далеко не идеальным — только котят четвертого поколения после скрещивания самок с самцами домашних кошек стало возможно держать дома. Зарегистрирована порода была в 1983 году. На сегодняшний день она является одной из самых популярных в мире.

Успех Джин Мил вдохновил селекционеров, и появились новые породы от скрещивания домашних кошек и их диких родственников. ­Чаузи (Chausie) — порода, выведенная из абиссинской кошки и дикого камышового кота, зарегистрирована в 1995 году. К содержанию дома рекомендованы животные с примесью дикой крови менее 12,5%. Порода саванна официально признана в 2001 году: это результат скрещивания дикого африканского сервала и домашней кошки (египетская мау, ориентал, оцикет и бенгальская кошка); мужские особи до четвертого поколения стерильны. Все упомянутые породы нуждаются в постоянной «подпитке дикой кровью».

В собаке людям с самого начала хотелось воспитать качества, не всегда характерные для ее диких предков: им нужен был помощник на охоте, который не съедает пищу сам, а относит ее хозяину; охранника, который способен рискнуть собой, защищая бесполезное для него самого имущество; пастуха, защитника. В кошке же человеку хотелось сохранить то, чем изначально обладали ее дикие предки, — умение охотиться. Чем ближе она оставалась к диким прародителям, тем более ценной помощницей была. Может быть, поэтому мы и пытаемся вернуть ей дикую кровь?

1. elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/435120/Koshki_i_geny_40_let_spustya
2. Vigne J.-D. et al. Early Taming of the Cat in Cyprus // Science. 2004. DOI: 10.1126/science.1095335
3. Ottoni C. et al. The palaeogenetics of cat dispersal in the ancient world // NatureEcology & Evolution. 2017.
4. Spencer P. B. et al. The Population Origins and Expansion of Feral Cats in Australia // Journal of Heredity. 2016. DOI: 10.1093/jhered/esv095
5. Lipinski M. J. et al. The ascent of cat breeds: genetic evaluations of breeds and worldwide random-bred populations // Genomics. 2008. doi: 10.1016/j.ygeno.2007.10.009