Почему у кошек живот обычно белый, а спина чёрная, но не наоборот

Белая грудь, светлый живот и аккуратные «носочки» встречаются у совершенно разных кошек. Границы пятен меняются, но общий рисунок остаётся узнаваемым: тёмная шерсть чаще сохраняется сверху. Зеркальный вариант с белой спиной и сплошь чёрным низом выглядит гораздо непривычнее. Чтобы понять эту асимметрию, приходится вернуться к тому времени, когда у будущего котёнка ещё не было шерсти.

Один рисунок с множеством вариантов

При небольшом количестве белого у кошки могут быть светлое пятнышко на груди, белые пальцы или нижняя часть лап. При более обширной пятнистости белыми оказываются грудь, живот, часть морды и боков. Тёмная шерсть нередко образует нечто вроде накидки на спине. У почти белых животных цветные участки могут сохраняться главным образом на голове и хвосте.

Это разные проявления белой пятнистости. Она встречается на чёрном, рыжем, полосатом и других фонах. Поэтому похожие белые участки можно увидеть у кошек, остальной окрас которых совершенно различен.

У такого рисунка есть два отдельных компонента. Один определяет цвет и узор пигментированной шерсти, другой — области, где пигмента нет. Белая грудка не обязана наследоваться вместе с чёрной спиной как единый готовый орнамент. Наследственные особенности пигментации взаимодействуют во время развития, и результат становится виден на шерсти.

Белый цвет возникает без белой краски

Шерсть окрашивают меланины — пигменты, обеспечивающие чёрные, коричневые, рыжие и близкие к ним оттенки. Их вырабатывают специальные клетки, меланоциты. В волосяном фолликуле, где формируется волос, эти клетки передают пигмент в растущий стержень. Количество и разновидность меланина влияют на итоговый цвет.

При обычной врождённой белой пятнистости в соответствующих участках кожи и волосяных фолликулах не хватает пигментных клеток. Белый волос получается без отдельного белого пигмента: его непигментированные структуры рассеивают свет. Поэтому одинаково белая шерсть может соседствовать и с чёрной, и с рыжей.

Это отличается от альбинизма. При нём нарушается само производство меланина, например из-за изменений гена TYR, связанного с работой необходимого для синтеза фермента. При белой пятнистости проблема связана прежде всего с распределением пигментных клеток.

Как клетки заселяют будущую кожу

Пигментные клетки не возникают сразу в каждом месте тела. Их предшественники формируются во время эмбрионального развития и затем расселяются по растущим тканям. Важный источник таких клеток — нервный гребень, временная группа клеток, расположенная вдоль спинной стороны раннего эмбриона.

Его производные дают начало разным структурам организма. Предшественники меланоцитов, называемые меланобластами, перемещаются, размножаются и заселяют кожу. Позднее их потомки обеспечивают пигментацию волос. Для равномерного окраса требуется, чтобы клеток хватило во всех соответствующих областях.

Этот процесс идёт одновременно с ростом самого эмбриона. Пока клетки делятся и перемещаются, площадь будущей кожи увеличивается. Важны их первоначальное число, выживание, скорость деления, пути расселения и взаимодействие с окружающими тканями.

Отсюда возникает склонность к определённому расположению белых участков. При неполном заселении кожа не теряет пигментацию равномерно по всему телу. Брюшная сторона оказывается одной из областей, где недостаток клеток особенно заметен. Геометрия развития изначально создаёт разные условия для будущей спины и живота. На растущих конечностях неполное заселение пигментными клетками тоже может оставлять белые участки — например, на пальцах и нижней части лап.

Ген KIT и границы белых пятен

С распространённой белой пятнистостью кошек связан ген KIT. Он кодирует клеточный рецептор — белок, который принимает сигналы от окружающих тканей. Эти сигналы участвуют в регуляции выживания, размножения и перемещения предшественников пигментных клеток.

В исследовании 2014 года характерные варианты белой окраски кошек связали со вставками ДНК в области KIT. Изменения в работе этой системы способны нарушать нормальное заполнение кожи меланоцитами. Однако по одному варианту гена нельзя заранее нарисовать точные границы пятен конкретного котёнка.

Популярное объяснение звучит так: клетки двигаются от спины вниз и просто не успевают добраться до живота. В нём передана общая пространственная асимметрия, но сам процесс упрощён. Клетки не обязательно движутся организованной колонной по заданному маршруту.

В 2016 году исследователи наблюдали развитие пигментных клеток у мышей и построили математическую модель их расселения. Выяснилось, что движение может быть ненаправленным, а белое пятно на животе у изученных животных с изменённым Kit связано прежде всего с замедленным размножением клеток. Они перемещались, но их становилось недостаточно для полного заселения растущей кожи.

Это исследование объясняет механизм на мышах, а не доказывает происхождение каждого кошачьего пятна. Оно показывает, почему одного рассказа о «медленных клетках» недостаточно. Для кошек установлена связь распространённой пятнистости с KIT, но детали распределения белого определяются сложнее.

Тёмная спина может помогать маскировке

У многих диких животных верх тела темнее нижней стороны. Такая окраска способна выполнять другую важную задачу — компенсировать неравномерное освещение.

На объёмный предмет свет обычно падает сверху. Спина освещается сильнее, живот оказывается в тени. Даже однотонная поверхность получает градиент яркости, по которому наблюдатель распознаёт выпуклую форму. Более тёмный верх и светлый низ могут частично уравновешивать этот перепад, делая очертания тела менее заметными. Это называют противотеневой окраской.

Её действие проверяли экспериментально. В работе, опубликованной в 2016 году в PNAS, исследователи рассчитали подходящие сочетания окраски и освещения, а затем выставляли в природе искусственную добычу, похожую на гусениц. Частота нападений птиц зависела от того, насколько окраска соответствовала световым условиям. Выгодный рисунок менялся при прямом солнце, облачности и затенении.

Но маскировка и белая пятнистость описывают разные стороны вопроса. Первая объясняет возможную пользу окраски, вторая — механизм возникновения непигментированных областей. Светлая нижняя сторона тела может формироваться и за счёт изменений количества или типа пигмента, без полного отсутствия меланоцитов.

Поэтому сходство кошачьего «смокинга» с противотеневой окраской само по себе не доказывает, что белые лапы и грудь возникли именно ради маскировки. Характерные области белой пятнистости объясняются уже особенностями эмбрионального развития.

Возможен ли обратный вариант

Белые участки на спине у кошек вполне обычны при обширной пятнистости. Но белая спина сама по себе ещё не означает зеркальный рисунок со сплошь тёмными животом и лапами. Такое сочетание требует особого распределения пигментированных областей, которому привычная схема белой пятнистости не способствует. Делать из этой тенденции абсолютный биологический запрет нельзя.

Кроме того, внешне похожие детали окраски могут иметь разную наследственную основу. Белые «перчатки» священной бирмы связаны с отдельным вариантом KIT, отличающимся от распространённого варианта белой пятнистости. Одинаковая на вид белая лапа не гарантирует одинакового генетического объяснения.

В 2024 году исследователи описали генетическую основу финского окраса «салмиак». У таких кошек волоски на спине могут быть тёмными у основания и белыми на концах, создавая необычную светлую примесь поверх основного цвета. Окрас связали с утратой участка ДНК рядом с KIT.

«Салмиак» сохраняет черты знакомого рисунка с белой нижней стороной тела. Светлая примесь на спине возникает за счёт изменения цвета вдоль волосков: у основания они ещё содержат пигмент, а на концах уже лишены его. Внешне шерсть выглядит посветлевшей, хотя распределение цвета устроено иначе, чем у сплошного белого пятна.