В итоге Лайонс попала в лабораторию Стивена О'Брайена — ту самую, где несколькими годами позже начнет работать Карлос Дрисколл. Команда О'Брайена изучала множество видов животных, и Лайонс не знала, каким из них ей предстоит заниматься. Когда она пришла на работу, О'Брайен сказал ей: «Кошки». Это задание определило всю ее дальнейшую карьеру, и она стала ведущим мировым экспертом по генетике кошек.
Изначально предметом ее исследования стали азиатские леопардовые кошки. В то время ученые полагали, что вирусы могут играть существенную роль в развитии онкологических заболеваний. Азиатские леопардовые кошки были невосприимчивы к вирусной лейкемии кошачьих. Исследователи надеялись, что, поняв механизм такой защиты, смогут применять его при лечении рака у людей (именно поэтому лаборатория Национального онкологического института под руководством О'Брайена начала изучать кошек).
Совместно с Национальным зоологическим парком в Вашингтоне, округ Колумбия, лаборатория пыталась скрестить леопардовых и домашних кошек, чтобы получить для исследования особей с генами обоих видов. Просматривая как-то раз объявления в конце журнала Cat's Fancy (который Лайонс начала читать, чтобы быть в курсе происходящего в кошачьем мире), она обнаружила несколько предложений о продаже таких гибридов. И тут ее осенило: зачем тратить столько сил и времени на выведение гибридов, если они уже существуют? Она связалась с заводчиками, которые охотно разрешили взять у своих кошек образцы материала для генетических исследований.
Эти биомедицинские исследования не помогли излечить онкологические заболевания — теперь известно, что вирусы становятся причиной возникновения лишь нескольких типов рака, — но работа по изучению гибридов заложила основы современной генетики кошек, дала нам первую карту их генома и выявила, что он очень близок по своей структуре к человеческому.
Лайонс не только получила научные результаты, но и завязала немало знакомств, которые стали для нее пропуском в мир любителей кошек. Когда несколько лет спустя у заводчиков гаван возникли опасения относительно генетического здоровья породы, они обратились за помощью именно к ней.
Исследовав предоставленные заводчиками образцы генетического материала, Лайонс выявила, что у гаван намного меньше генетических вариаций, чем у обычных кошек, скрещивающихся друг с другом случайным образом. Инбридинг грозил породе такими проблемами, как малочисленность пометов, нарушения функций иммунной системы и высокая вероятность наследственных болезней. Лайонс посоветовала скрещивать гаван с представителями других пород, чтобы добиться столь необходимого генетического разнообразия. К ее рекомендациям прислушались, и гаваны с их необыкновенным носищем теперь пользуются гораздо большей популярностью, чем раньше (хотя она по-прежнему невелика).
Для Лайонс консультирование заводчиков вовсе не было приоритетной задачей. Она сконцентрировала основные усилия на попытках определить гены, которые приводят к возникновению у кошек различных заболеваний.
Раньше изучение генетического контроля анатомических, поведенческих и других признаков осуществлялось посредством скрещивания особей и наблюдения за их потомством. Отличным примером тому служат кошки породы корниш-рекс с волнистой шерстью.
В 1950-м году в графстве Корнуолл в Англии родился необычный котенок. Каллибанкер — так его назвали — отличался множеством оригинальных признаков: гибким телом, изящными длинными лапами, тонким хвостом и узкой, вытянутой головой. Но главной его особенностью была шерсть, которая лежала марсельской волной, будто бы завитая горячими щипцами по моде 1920-х годов. Каллибанкер стал основателем новой породы — корниш-рексов.
Может показаться, что в имени рекс[113] отразились некоторые королевские черты их внешности, возможно даже римский нос, характерный для современного облика этих кошек. На самом же деле название породы никак не связано с их царственным видом. Скорее оно навеяно названием породы кроликов, у которых якобы такой же по-королевски мягкий мех. Почему кроликам дали такое название — неизвестно. Но, как бы то ни было, эти кошки c волнистой шерстью позаимствовали имя у кроликов и с тех пор зовутся рексами.
Когда Каллибанкера скрестили с собственной матерью[114], родились котята как с прямой, так и с волнистой шерстью, но при скрещивании с другими кошками марсельской волны в пометах уже не было. Последующие скрещивания подтвердили, что волнистая шерсть рексов — рецессивный признак, и для появления на свет кошки с марсельской волной необходимо две копии соответствующей аллели. Вероятнее всего, обыкновенная на вид мать Каллибанкера была гетерозиготным носителем аллели, отвечающей за волнистую шерсть.
Десять лет спустя в соседнем графстве Девон родился котенок с похожей волнистой шерстью. Сначала все думали, что Кёрли относится к семейству корнуоллских кошек и, следовательно, является носителем той же аллели, что и Каллибанкер со своим кланом.
Поскольку волнистая шерсть — признак рецессивный, при скрещивании двух рексов весь помет имеет такую же волнистую шерсть, как у родителей: котята получают по одной соответствующей аллели от отца и от матери.
Ко всеобщему удивлению, при скрещивании Кёрли с кошкой из числа потомков Каллибанкера этого не произошло. Напротив, все котята, абсолютно все, родились с обыкновенной прямой шерстью! Представьте, насколько это обескуражило заводчиков. Сначала они подумали, что это просто случайность, но, поскольку эта ситуация повторялась снова и снова, они поняли: волнистая шерсть корнуоллских и девонских рексов — результат действия разных генов, дающих один и тот же эффект. Потомство, полученное при скрещивании этих двух разновидностей, было гетерозиготным по обоим генам и поэтому имело прямую шерсть (волнистость и в том и в другом случае рецессивный признак). Вот почему корниш- и девон-рексы были признаны двумя разными породами.
Совсем иначе дело обстояло с другой породой кошек с волнистым мехом — немецкими рексами. В случае с ними этот признак также имел рецессивный характер. Однако, когда немецких рексов скрестили с корниш-рексами, все котята в помете имели волнистую шерсть: хотя у этих двух пород много отличий, за волнистую шерсть у них отвечает одна и та же аллель.
Долгое время такой генеалогический анализ, очень похожий на знаменитые эксперименты Грегора Менделя с горохом, оставался стандартным методом изучения генетических основ отличительных признаков породы. Но за последние годы в науке о геноме произошла революция, которая позволила ученым совершить настоящий прорыв. Генетики больше не задаются вопросом о том, есть ли у двух пород общие аллели, поскольку теперь им под силу полностью расшифровать структуру ДНК тех генов, что отвечают за проявление признака.
В теории обнаружить такое, скажем, генетическое отличие, из-за которого у манчкинов короткие лапы, не составит труда. Достаточно секвенировать геномы манчкина и кошки с нормальными по длине лапами, проверить по специальной базе данных, какой из генов у кошек отвечает за длину лап, а после сравнить ДНК этих генов у манчкинов и у обычных кошек.
Сложность заключается в следующем: говоря о секвенировании генома, мы подразумеваем, что нам удалость определить структуру всех пар оснований ДНК — в случае с кошками их более двух миллионов. Теперь у нас в распоряжении есть длинная последовательность буквенных обозначений: As, Cs, Ts и Gs (которые соответствуют четырем видам азотистых оснований в составе ДНК: аденину, цитозину, тимину и гуанину). Глядя на эту последовательность, мы, как правило, можем определить, где заканчивается один ген и начинается другой. И все же, хотя мы представляем себе местоположение генов в геноме, мы не знаем, за что большинство из них отвечает, ведь к геному не прилагается указателя. Поэтому мы, как правило, не знаем, где искать ген (или гены), который отвечает за тот или иной признак.
Но все же генетики — народ смышленый. И хотя их работа сродни поиску иголки в стоге сена, они нашли способы определять гены, воздействующие на какой-нибудь конкретный признак. Чтобы обнаружить ген, из-за которого у манчкинов такие короткие лапы, достаточно расшифровать геномы горстки манчкинов, а также более широкой и разнородной группы других видов кошек. А потом начать сравнивать ДНК всех этих кошек, отыскивая в геноме тот ген, структура которого у всех манчкинов одна, а у всех остальных кошек другая. На практике все еще намного сложнее (к примеру, если манчкины отличаются от других кошек сразу несколькими генами, то определить, какой из них отвечает за коротки лапы, будет довольно сложно), но, по сути, именно так можно отыскать ген, отвечающий за различия между особями.
Именно этим способом в лаборатории Лайонс, которую ее коллеги называют львиным логовом[115], обнаружили ген, ответственный за низкорослость манчкинов. Там же выявили ген, который делает волнистой шерсть немецких и корниш-рексов, тем самым подтвердив, что они являются носителями одной и той же аллели, которая отличается от той, что отвечает за вьющуюся шерсть девон-рексов. К своему удивлению, исследователи обнаружили, что другая кудрявая порода, селкирк-рексы, обязаны своими завитками тому же гену, что и девон-рексы, хотя аллели у них разные. Селекционеры могли бы выяснить это самостоятельно, если бы скрестили две породы, но, поскольку селкирки встречаются довольно редко, никто, по всей видимости, не пытался это предпринять.
Этот же метод Лайонс и другие исследователи использовали для выявления генов, которые лежат в основе кошачьих болезней (в конце концов, наследственное заболевание — это всего лишь еще одна отличительная особенность кошки или любого другого существа). Первым крупным успехом увенчалось исследование, посвященное поликистозной болезни почек (polycystic kidney disease, PKD) — недугу, который поражает не только кошек, но и людей. Это заболевание приводит к формированию кистозных образований в тканях почек и других органов, влечет за собой их увеличение, а в особо тяжелых случаях вызывает почечную недостаточность. Свою работу в Калифорнийском университете в Дейвисе Лайонс начала именно с изучения поликистозной болезни почек — из-за того, что она чрезвычайно часто поражала персидских кошек. В то время 38 % представителей этой породы — или примерно две из пяти особей — болели этим недугом. А поскольку персидская порода была тогда самой популярной, поликистозная болезнь почек стала среди кошек самым распространенным наследственным заболеванием.