棕色大熊猫或因白化病

来源:蝌蚪五线谱 发布时间:2015年09月15日 浏览次数: 【字体: 收藏 打印文章

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!

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

大蓝鹭大蓝鹭
小蓝金刚鹦鹉小蓝金刚鹦鹉

  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作用基因在哺乳动物黑色素合成中的影响和作用

  哺乳动物为何恋上了白化病?

  在动物界,白化病的发病率很高。人类也未能幸免。在我国,白化病的患病率大约是0.0057%,这意味着,10万人里就有5个会得此病。遗憾的是,关 于动物的白化病发病情况,目前还没有具体研究,我们无从知晓哺乳动物白化病的具体发病率。但从近年来的新闻中对白化动物的报道来看,动物患白化病的几率还 是比较高的。

自然界中的白化动物,从左到右、从上到下依次为:孔雀、鳄鱼、刺猬、树袋熊、袋鼠、松鼠自然界中的白化动物,从左到右、从上到下依次为:孔雀、鳄鱼、刺猬、树袋熊、袋鼠、松鼠

  白化病的发病原因,通常是与酪氨酸酶有关的基因产生突变,真黑色素合成不良。在黑色素细胞发生到黑色素合成里的任何一个环节出现问题,都会导致白化。

  白化病是一种隐性基因造成的疾病。相对于正常毛色,控制白化病的都是隐性基因。这样就可以解释为什么棕色大熊猫的后代是黑白色的。因为其后代理论上应该是杂合子。但是,目前还没有观察到棕色大熊猫子三代的繁殖情况。所以还不能完全确定。

  根据对白化高原鼠兔正交、反交、测交的研究,科学家发现其白化基因位于常染色体。将野生高原鼠兔和白化种进行对比,科学家发现有如下不同:

  毛色:野生为灰褐色,白化为纯白色;

  产仔率:野生较高,白化略低;

  性情:白化高原鼠兔更温驯;

  体重和体长:白化的都略胜出;

  眼睛:野生为黑色,白化为红色。

高原鼠兔高原鼠兔

  由于鼠兔的眼睛虹膜颜色和毛色是连锁的,这足以证明控制它们的基因是位于同一个染色体上的。同为哺乳动物,大熊猫白化病患者的情况和鼠兔也类似。相关的隐性遗传基因必然也是位于常染色体上。

  截至目前,在对动物白化病的研究中,科学家对白化小鼠的关注是最多的。在小鼠体内,与白化病有关的基因有abcd四种。其中abc三种基因具有支配 性,各自在不同的染色体上。当c基因为隐性纯合的cc时,可以遮盖任何其他基因的色素效果。A一B一C一D为野生色,A一bb一C一D为桂皮色,aa一B 一C一D为黑色,aa一bb一C一D为棕色。野生小鼠就是灰褐色的。

  在鱼类中同样有白化病。鱼类有三种色素细胞:黑色素细胞、黄色素细胞和银白色素细胞。对于鱼类来说,白化就意味着发生更多疾病和失去保护色,生存能力大大降低。而在哺乳动物中,这一点并不明显,人类的白化病也不一定会引起其他疾病。

珍珠龙胆石斑(白化突变体色)珍珠龙胆石斑(白化突变体色)

  引起鱼类白化的原因很多,它们不但可以受遗传基因突变影响发生白化,还会因为环境营养等因素而白化。甚至不同的饵料,维生素的缺乏与过量,光照、水量和重金属都可能成为导致鱼类白化的罪魁祸首。而哺乳动物中,这些环境因素的影响就比较轻。

  在文首我们提到过,与小鼠一样,大熊猫也存在白色品种。在陕西佛坪发现的白色大熊猫,除了眼圈和四肢为黑色,从耳朵到肩胛骨,直到整个躯体,都是白色 的。白色大熊猫的毛色还略带淡黄。研究表明,白色、全棕色、棕白色三种毛色都可能是白化病的一种。棕色就意味着真黑色素分泌的减少甚至不分泌,而褐黑色素 分泌增加。通过图片,我们可以看到,棕白色大熊猫的毛色是偏向棕红的。由小鼠的突变可以推知,全棕色大熊猫应该也产生了两个或者两个以上的突变。而棕白色 可能是一个突变,白色应该也是两个以上的突变所致。

七仔七仔

  棕白色大熊猫看起来似乎比黑白色的还可爱,那张温驯的脸总是带着笑意。所幸这些疑似白化病患者没有天敌,所以并没有受到什么伤害。

额,想拍张彩照还得得白化病……我再好好考虑一下吧额,想拍张彩照还得得白化病……我再好好考虑一下吧
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