为什么动物混血就能混出花斑，人和人混血就只能混成均匀肤色？
为什么动物混血就能混出花斑，人和人混血就只能混成均匀肤色？
在我写这个回答的时候，忽然看到自己打字白嫩的双手，隐约可见青色的血管，几乎看不到毛，再回头看偎依在腿上的那只奶黄包，黄白相间的茸毛比我这双露的爪子好看多了。
于是我好奇去扒开他的屁股上黄白毛间隔区域下的皮肤是什么情况。无奈他的毛太茂密了，只看得到很少的皮肤，不过不管是白毛还是黄毛下的皮肤都是一个颜色，颜色偏暗，略带青色。也许是在黄色和白色不同的背景下感觉不一样，但确实没有显著差别。
皮， 毛，羽
还是言归正传，这个问题说的是动物的花斑和人的肤色遗传表现为什么不同？一个是毛，一个是皮，既然对象都不一样，便不能混为一谈。既然说到皮（http://en.wikipedia.org/wiki/Skin），毛（http://en.wikipedia.org/wiki/Fur），自然便会想到羽毛（http://en.wikipedia.org/wiki/Feather）。虽然表现不同，本质他们是都是表皮细胞的附属结构。皮肤来源于外胚层细胞，肤覆盖所有的脊椎动物，只不过在不同纲目种属表现形式不一样，毛一般是哺乳动物中存在，而羽则是鸟类进化出的一种更复杂的表皮系统。
**颜色的来源
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虽然皮，毛，羽的结构不同，但是他们颜色的来源却很相似，其中最重要的2种色素就是：
- 真黑素（eumelanin）
- 褐黑素（pheomelanin）
羽毛除了这两种色素之外，还有许多其他的色素，包括胡萝卜素，羽紫素等其他绚丽的色素。色素分子并不是一种简单的化合物，而是多种化合物的混合形态，并以色素小体呈现出来，下图就是色素小体的合成途径以及外形模拟图(1)。
这两种色素也并非完全独立，基本合成途径是一样，但是褐黑素因为缺少某些关键的基因，导致合成路径发生改变，其中ASIP，MC1R，TRP1，TRP2起重要作用，而当这些基因存在时候，褐黑素便可以转变成真黑素（下图）(1)。
**颜色的生成
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几乎所有哺乳动物或者人皮肤，毛发的颜色变异都与这两种色素密切相关。至今差不多鉴定到了150多个影响色素生成的基因。除此之外，还有许多与表皮颜色相关的遗传位点，或单独作用，或通过上位性作用于这两种色素分子在皮肤和毛发中的分布，从而最终形成动物或人外表的颜色。追溯色素细胞的来源，要从从胚胎发育时期的神经嵴开始，色素从合成，分配，运输以及转移，历经千难险阻才得以在皮肤，毛，或者羽毛中表现出来。
色素的形成主要分为4个阶段：色素细胞的分化，色素的合成， 色素小体的运输和转移，以及色素细胞的维持（2）
参与上述过程的所有基因都会对最终颜色的形成产生影响，而这些基因又会在进化中发生突变，形成各种各样的等位基因，这种不同程度的变异造成基因效应的细微差别，最终形成了颜色的多样化。
**动物毛发颜色的遗传表现
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不管颜色结构多么复杂，毛发的颜色基本上分成两类： - 花纹表型（包括背腹部的差异，白斑点，斑点，条纹，以及豹纹等）
- 非花纹表型（即单色，从白色到黑色一系列的渐变）
不管是单色还是花纹，毛发都有一个底色，就像画画一样，先图上一层底色，然后再底色上在进行第二次或第三次着色。
动物颜色的多样性是这两种色素比例决定的。真黑素越多，颜色越黑；褐黑素越多，颜色偏红(2)。而他们之间比例主要受到两个重要的基因控制，ASIP和MC1R，也会受到其他coat colour相关基因的修饰，于是颜色就会在介于红与黑之间（如图a）(2)。
花纹表型的遗传机制则要复杂得多。表现为色素沉着模式的改变，如上图所示。越是简单的现象，期遗传机制可能越复杂。尽管毛发颜色的表现很直观，但是单从颜色表型分类来解释这个颜色的遗传机制也有局限性。因为一个基因的不同等位基因可能会产生不同的颜色类别和色素的密度或色素的分布（如图b），而同样的颜色又可能来自不同基因的等位变异。
有几个可能的解释：
- 某些具有器官特异性的基因与色素形成过程相关，这样不同的器官色素途径就被间接改变了，形成花斑。（我家的的奶黄包就是典型的背腹性花斑，可能就是与背腹性相关的基因突变导致黑色素在腹部不能表达出来）
- 因为色素细胞前体都是来自神经嵴，这些细胞要在胚胎时期要运输到外胚层，显然相对于背部脊椎附近，腹部，头部，以及四肢更远，运输过程中出错的概率更大，因而四肢和头部更容易出现斑块。
- 转座子的影响，动物体内有大量的转座子，有的活跃，有的沉寂。如果活跃的转座子恰好在与色素途径相关的基因附近，那样可能会形成随机的斑点。
我们很容易发现这种现象，相对原始的祖先，一些被驯化的动物毛发颜色变异很丰富。原因就是在长达上万年的驯化过程中，产生的许多和这些毛发颜色相关的变异，都被人工选择保留了下来。不仅数量多，而且等位变异也相当丰富，有些毛发颜色类型还是受多个基因共同控制。因此想要从遗传学上解释这些位点的机制就更加困难了。所以想要得到理想毛色品种，最好还是咨询育种专家，这个时候经验也许更靠谱。
下面主要是驯化物种中常见coat colour变异的研究，和鉴定到的相关的基因和位点：
牛（http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-3164.2007.00634.x/abstract）
马（http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1439-0388.2009.00832.x/abstract）
狗（http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-2052.2007.01664.x/abstract）
羊（http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11250-011-9850-0）
老鼠（http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1034/j.1600-0749.2003.00067.x/abstract）
动物皮毛 VS人的肤色
人作为一种特殊的哺乳动物，不是我们的智力，而是因为我们是裸露的。毛的退化造成表皮结构的改变，同时也造成黑色素分布的改变。
对于具有皮毛的动物，在胚胎发育早期，成黑素细胞（黑色素细胞的前体），就会从神经嵴开始像外胚层迁移，到达真皮下毛囊后，成黑素细胞兵分两路，一路径直开始分化形成黑色素细胞，分泌黑色素小体，通过细胞间的通道运输到毛发，因此与黑色素小体运输相关的基因会影响毛发颜色的填充。另一半保留干细胞活性储存在毛囊旁边，当前面的毛发脱落后，重新分化开始下一轮的毛发的生长。因此动物大部分的黑色素要么运输到毛发里面，要么就是储存在真皮下的毛囊空间里（如下图）(4)。
因而，我们便理解了为什么动物的皮肤的颜色不是在表皮层，而是在真皮层。
对于人而言，在胚胎时期同样会经历成黑素细胞像表皮的迁移，但是到达真皮后，除了与少量的毛囊结合。大量的黑色素细胞停留下表皮和真皮之间，形成像神经细胞一样的树突结构深入到表皮，形成人皮肤特有的结构。黑色素细胞通过树突结构将和色素小体分泌到表皮细胞里。并不是色素细胞的多少，而这两种色素的比例也决定了人的皮肤的颜色。当然除了前面提到的ASIP和MC1R这两个控制真黑素和褐黑素转换的基因，通过比较基因组和全基因组关联分析，也鉴定了许多跟皮肤颜色深浅相关的基因，包括酪氨酸酶基因TRY等，有些基因还是加性作用，正是这样一种多基因的共同作用，使得肤色呈现一个连续分布的状态（如图）(1,5,6)。
如果说动物毛发的颜色是一种沿着毛发纵向的填充，那人皮肤的颜色便是一种从表皮向四周扩展横向的填充。
除了病变性质的花纹，正常情况下人的皮肤是否会会形成花纹，没有看到相关的研究报道。以色素转换的重要基因MC1R为例，他们在动物和人中相对很保守，但是他们的等位变异却产生不同的影响。动物中MC1R变异会产生很多表现，包括猪的红色斑点，狗的黑色面具和灰头发，兔子的斑纹等（2）。但是在人类中，北欧地区MC1R的各种等位变异却为表现剂量效应，即不同的等位变异对性状的贡献是呈线性变化，一般MC1R突变会表现红头发，肤色苍白，而且对肤色的作用弱于头发的作用，说明这种剂量效应有可能还是受到其他位点的调控的（5）。
假如在你在某一天，某个地方，遇到了某个人基因发生突变，恰好产生了花纹，请记得告知我。
参考资料
2. Richard A. Sturm et al.,1998. Human pigmentation genetics:the difference is only skin deep.
4. Michael Cieslak et al.,2011.Colours of domestication.
6. HE Hoekstra,2006. Genetics, development and evolution of adaptivepigmentation in vertebrates.
8. Eirı´kur Steingrı´msson. 2006. Mouse Coat Color Mutations: From Fancy Mice to Functional Genomics.
10. Jonathan L. Rees. 2004. The Genetics of Sun Sensitivity in Humans.
12. Richard A. Sturm. 2009. Molecular genetics of human pigmentation diversity.