Tortoiseshell and calico coats result from an interaction between genetic and developmental factors. O gene primário para a cor do casaco (B) para as cores marrom, chocolate, canela, etc.,, pode ser mascarado pelo gene co-dominante para a cor Laranja (O) que está no cromossomo X e tem dois alelos, o laranja (XO) e não-Laranja (Xo), que produzem feomelanina laranja e pigmentos eumelaninos Negros, respectivamente. (Nota: tipicamente, o X para o cromossomo é assumido a partir do contexto e os alelos são referidos apenas pela maiúscula O para a laranja, ou minúscula o para a não-Laranja.) Os gatos de tortoiseshell e calico são indicados: Oo para indicar que eles são heterozigóticos no gene O., Os genes (B) e (O) podem ser modificados por um gene recessivo diluído (dd) que suaviza as cores. Laranja torna-se creme, preto torna-se cinzento, etc. Vários termos são usados para cores específicas, por exemplo, cinza também é chamado azul, laranja também é chamado gengibre. Portanto, um gato de tortoiseshell pode ser um tortoiseshell de chocolate ou um tortoiseshell azul/creme ou semelhante, com base nos alelos para os genes (B) E (D).,
As células de gatos fêmeas, que, tal como outras fêmeas de mamíferos, têm dois cromossomas X (XX), sofrem o fenómeno de inactivação X, no qual um ou outro dos cromossomas X é desligado aleatoriamente em cada célula em desenvolvimento precoce. O X inactivado torna-se um corpo Barr. As células em que o cromossoma portador do alelo laranja (O) é inactivado exprimem o alelo alternativo Não laranja (o), determinado pelo gene B). Células nas quais o alelo não Laranja (o) é inactivado expressam o alelo laranja (O)., Genes pigmentados são expressos em melanócitos que migram para a superfície da pele mais tarde em desenvolvimento. Em Gatos tortoiseshell de duas cores, os melanócitos chegam relativamente cedo, e os dois tipos de células se misturam, produzindo a característica aparência arredondada consistindo de uma mistura íntima de células laranja e preto, com pequenas manchas difusas ocasionais de laranja e preto.
em Gatos tri-coloridos calico, um gene separado interage de forma progressiva com o gene da cor do casaco., Este gene de observação produz manchas brancas e não marcadas, atrasando a migração dos melanócitos para a superfície da pele. Existem vários alelos deste gene que produzem atrasos maiores ou menores. A quantidade de branco é artificialmente dividida em tecido, bicolor, Arlequim e van, indo de quase nenhum branco para quase completamente branco. No caso extremo, os melanócitos não chegam à pele e o gato é totalmente branco (mas não um albino). Em casos intermediários, a migração de melanócitos é retardada, de modo que as células pigmentadas chegam tarde no desenvolvimento e têm menos tempo para se misturar., A observação de gatos tri-color mostrará que, com um pouco de cor branca, as manchas laranja e preto se tornam mais definidas, e com ainda mais Branco, as manchas se tornam completamente distintas. Cada adesivo representa um clone de células derivadas de uma célula original no embrião inicial.um gato macho, como os machos de outros mamíferos terianos, tem apenas um cromossomo X e um Y (XY). O cromossoma X não é submetido a inactivação X, e a cor da pelagem é determinada pela qual o alelo está presente no X. consequentemente, a pelagem do gato será inteiramente laranja ou não-Laranja., Muito raramente (aproximadamente 1 em 3.000) nasce um macho tortoiseshell ou calico; estes tipicamente têm um cromossomo X extra (XXY), uma condição conhecida em humanos como síndrome de Klinefelter, e suas células sofrem um processo de inactivação X como nas fêmeas. Tal como em humanos, estes gatos são frequentemente estéreis devido ao desequilíbrio nos cromossomas sexuais., Alguns gatos machos de calico ou tortoiseshell podem ser Quimeras, que resultam da fusão no desenvolvimento precoce de dois embriões (gêmeos fraternos) com diferentes genótipos de cor; essas tortas podem passar apenas uma cor para a sua descendência, não ambos, de acordo com a qual dos dois embriões originais seus testículos são descendentes. Outros são mosaicos, em que a condição XXY surge após a concepção e o gato é uma mistura de células com diferentes números de cromossomos X.