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棕色大熊猫变色之谜:能拍彩色照片或因白化病

2015-9-15不详佚名

最近,英国《每日邮报》刊发了一只叫“七仔”的棕色大熊猫的照片,引起了境外媒体的“惊呼”,也再次让网友们欣慰:大熊猫终于可以拍张彩色照片了!

其实,这并不是人类第一次发现棕色大熊猫。截至目前,有科学记载以来,世界上一共有五次发现棕色大熊猫的明确记录。而没有明确记载的还有很多次。事实上,自然界中不但有棕色大熊猫,在大熊猫的重要栖息地之一——陕西佛坪,人们还曾发现过白色大熊猫。这只萌物,除了眼圈和四肢是黑色,身体其他部分都是白色。可见,大熊猫的颜色并不是唯一的。

图为“七仔”在陕西省珍稀动物繁育研究救护中心的成长照片

大熊猫不一直都是黑白标准照,为什么会出现其他颜色呢?对此,科学家还没有给出明确的结论,不过,我们可以从哺乳动物毛色决定和影响的角度,对这件事进行探究。

目前,大家对此事的推测主要有三种。一是秦岭当地的水源、气候、土壤等条件影响了大熊猫黑色素的合成。但是这样的话,理论上大熊猫的毛色应该是从白色到黑色过渡。而显然并没有。

也有人认为,这是基因突变所致。我们知道,野生大熊猫数量稀少,尤其是这些棕色熊猫的发现地秦岭,当地大熊猫种群小而孤立,据估计总量在200到300之间,至今却已经多次发现棕色大熊猫。突变几率过大,显然也不太可能。

“丹丹”是有科学记载的第一只被发现的棕色大熊猫,被发现时,卧在地上

据了解,棕色熊猫“丹丹”曾与“弯弯”喜结良缘。丹丹生下3只正常颜色的后代,不过都不幸夭折

还有一种说法是认为,这些“彩色”熊猫可能是一种特殊的隐性基因纯合造成的。我们认为,这个假设可以再往前推进一点,即大熊猫变成棕色很可能是因为白化病。为什么这么说呢?

为什么没有蓝色的哺乳动物?

我们知道,毛发颜色是一种遗传特征。虽然哺乳动物毛色多样,但其实控制者只有一种色素,也就是黑色素。如果要进一步细化,也可以说是两种,真黑色素和褐黑色素。前者表现为黑色或者褐色,后者表现为红色或者黄色。所以,你就很容易理解,为什么自然界中没有绿色或者蓝色的哺乳动物了。当然,蓝绿色的鸟类是有的,比如小蓝金刚鹦鹉、蓝松鸦、蓝鹭等。

大蓝鹭

小蓝金刚鹦鹉

虽然哺乳动物身上的色素只有两种,但真黑色素和褐黑色素以不同的比例搭配,就能让动物们的具体毛色各不相同了。它们可以为动物“调制”出棕色、银灰色、黄褐色、红色等等几十种不同的毛色。虽然颜色表现不同,单真黑色素和褐黑色素都是由酪氨酸和苯丙氨酸转化而来。

真黑色素与褐黑色素产生的调控模式示意图

上图中的英文字母,每一组都代表一种基因的名字。图中右侧的路径,则为从酪氨酸到黑色素的合成过程。相比较人类对基因的了解,科学家对黑色素的合成路径研究已经相当成熟。要弄明白黑色素的合成过程,我们首先要认识黑色素细胞。

黑色素细胞来源于黑色素母细胞,起源于动物躯干中的神经嵴细胞。当黑色素母细胞迁移到真皮和表皮后,即开始向黑色素细胞分化。分化完成后,黑色素细胞再迁移入毛发中。

黑色素是在黑色素细胞里的黑色素小体中合成的。这个合成过程中,除了三种酶蛋白——酪氨酸酶(TYR)、酪氨酸酶相关蛋白1(TYRP 1)和酪氨酸酶相关蛋白2(TYRP 2),——是必选项,还需要很多蛋白质参与其中,起调节作用。缺失任何一种,都可能导致合成异常。

首先,酪氨酸被TYR催化生成3,4-二羟基丙苯氨酸也就是多巴,然后进一步被TYR氧化成多巴醌,再经过聚合氧化等反应生成多巴色素。此时仍是无色。TYRP 2将多巴色素氧化成5,6-二羟基吲哚-2-羧酸,又在TYRP 1催化下生成5,6-吲哚醌羧酸。这时已经变成了一种褐色物质。之后再被TYR催化成5,6吲哚醌,这就变成了一种黑色到深褐色的物质。5,6-吲哚醌和5,6-吲哚醌羧酸都被称为真黑色素。

褐黑色素合成的前半段与真黑色素相同。在合成吲哚醌后,半胱氨酸(Cys)参与了合成,反应形成半胱氨酸多巴和半胱氨酸多巴醌,最后经脱羧反应变成苯丙氨酸-羟基-苯井噻嗪衍生物。然后还要经历一系列反应,才能生成褐黑色素。谷胱甘肽可以代替半胱氨酸形成谷胱甘肽多巴,在谷氨酞转肽酶作用下,转化为半胱氨酸多巴。

黑色素的生成过程

哺乳动物的毛色就由这两种色素控制。而鸟类的黑褐色也是来源于此。这两种色素的比例塑造了具体的颜色,而它们的比例,又由TYR的活性控制。活性高,产生的真黑色素就多。而活性低时,过量的谷胱甘肽会引导生成褐黑色素。

酪氨酸酶是一种蛋白质。它在糙面内质网合成后,转入高尔基体折叠,然后才能进入黑色素小体合成黑色素。在本质上,黑色素也是一种蛋白质。既然是蛋白质就一定要受到中心法则控制。因此,基因才是这一切的根源。与黑色素有关的基因为数众多。如MC1R基因、Agouti基因、TYR基因、Silv基因、MITF基因、KIT基因等。除此之外,由于黑色素分泌的影响因素众多,性别、年龄、光照、饮食等等各方面都会对黑色素产生影响,所以有影响的基因也非常多。具体的基因作用,由于本文并非分析基因的文章,故不再赘述。

基因在哺乳动物黑色素合成中的影响和

本文来源:不详 作者:佚名

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