斯坦福大学揭秘金桔猫基因之谜
斯坦福大学揭秘金桔猫基因之谜
斯坦福大学遗传学家格雷格·巴什（Greg Barsh）和他的团队经过长期研究，终于揭开了金桔猫（橘猫）橙色毛发背后的基因秘密。他们发现，这种颜色是由非蛋白质编码部分DNA缺失导致的，具体涉及Arhgap36基因。这一突破性的研究不仅解释了为什么大多数橙色猫是公猫，还澄清了关于猫的颜色和认知之间联系的误解。
60年的基因之谜
长期以来，科学家一直对玳瑁猫和印花布猫着迷——它们是黑猫和橘猫的后代。这些杂交的多色猫几乎都是雌性，表明使毛色变为橙色或黑色的基因变异位于X染色体上。而它们的雄性后代通常是单色的，因为它们只继承了父母一方的X染色体。
在包括人类在内的大多数哺乳动物中，红色毛发是由一种细胞表面蛋白Mc1r突变引起的，这种蛋白决定了被称为黑素细胞的皮肤细胞在皮肤或毛发中是产生深色色素还是较浅的红黄色色素。使Mc1r活性降低的突变会导致黑素细胞被“卡住”，产生浅色色素。
但是编码Mc1r的基因似乎并不能解释猫的橙色皮毛是从哪里来的。它不在猫或任何其他物种的X染色体上，而且大多数橘猫没有Mc1r突变。美国斯坦福大学的遗传学家Greg Barsh说：“这一直是个基因之谜。”
关键发现：Arhgap36基因的作用
为了揭开这一谜团，Barsh团队从动物诊所收集了4个橙色和4个非橙色猫胚胎的皮肤样本。为了确定单个皮肤细胞如何表达基因，研究人员测量了每个黑素细胞产生的RNA数量，并确定了其编码的基因。他们发现，橘猫的黑素细胞从一种名为Arhgap36的基因中产生的RNA是普通猫的13倍。该基因位于X染色体上，这使得研究小组认为他们掌握了橙色皮毛形成的关键。
但当研究人员在橘猫身上观察Arhgap36的基因序列时，没有发现编码Arhgap36的DNA有任何突变。相反，他们发现橘猫缺少附近的一段DNA，这段DNA不会影响蛋白质的氨基酸成分，但可能参与调节细胞产生的氨基酸量。Barsh团队扫描了188只猫的基因组数据库，发现每只橘猫、印花布猫和玳瑁猫都有完全相同的突变。
另一项研究也证实了这些发现。日本九州大学的发育生物学家Hiroyuki Sasaki和同事进行了类似实验，发现日本的24只野猫和宠物猫以及从世界各地收集的258只猫的基因组中存在同样的基因缺失。他们还发现，印花布猫皮肤的橙色区域比棕色或黑色区域含有更多的Arghap36 RNA。
两组研究人员进一步发现，增加黑素细胞中Arhgap36的量会激活一种分子途径，使细胞产生淡红色色素，而无论MC1r活跃与否。
科学意义与影响
这一发现不仅解决了长达60年的遗传学谜题，还揭示了基因调控的新机制。Barsh说，由于缺失突变似乎只影响黑素细胞中Arhgap36的功能，因此携带突变的猫不仅健康，而且可爱。此外，他表示，Arhgap36在印花布猫和玳瑁猫中的失活模式是X染色体上基因的典型特征，但缺失突变会使基因更活跃，而不是更少，这是不寻常的。“猫可能有什么特别之处。”
专家对这两项研究感到兴奋。“这是一个期待已久的基因。”美国密苏里大学的猫科动物遗传学家Leslie Lyons说，发现毛发颜色的新分子途径令人惊讶。她想知道这种突变是何时何地首次出现的。Lyons说，对猫的颜色的研究揭示了各种各样的现象，包括环境如何影响基因表达等。
这一突破性的研究不仅解释了为什么大多数橘猫是公猫，还澄清了关于猫的颜色和认知之间联系的误解。这项研究结果为理解动物基因组提供了新的视角，也为未来更多相关研究奠定了基础。