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可爱的熊猫宝宝终于告别黑白照啦!棕色大熊猫来袭! 精选

已有 9991 次阅读 2017-11-3 15:00 |系统分类:科研笔记| 大熊猫, 熊猫, 国宝, 棕色

最近,一个棕色大熊猫被发现的新闻再次让网友们欣慰,大熊猫终于可以拍彩色照片了!

但是其实,这并不是第一次发现棕色大熊猫。在此之前有明确记载的已经有五次发现棕色大熊猫了,这就是第五次。而没有明确记载的还有好多次。事实上,不但有棕色大熊猫,在陕西佛坪还发现除了眼圈和四肢是黑色,身体全是白色的白色大熊猫。可见大熊猫的颜色并不是唯一的。那大熊猫为什么出现其他颜色呢?其实科学家还没有仔细研究过。不过我可以从哺乳动物毛发上,对这件事先进行一下研究。

现在有人推测三种可能。一种是秦岭当地的水源气候土壤等条件影响了大熊猫黑色素合成。但是这样的话理论上应该是从白色到黑色过渡。而显然并没有。

也有人认为是基因突变。可是野生大熊猫数量稀少,至今却已经多次发现棕色大熊猫,这突变几率太大。也不太可能。

还有一种说法是。这可能是一种特殊的隐性基因纯合造成的。我把这个假设推进了一点。

下面我就来一一分析。

首先我们知道,毛发颜色是一种遗传特征。虽然哺乳动物身上有很多颜色,但是其实只有一种色素,也就是黑色素。或者也可以说是两种,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。如果你问为什么没有绿色或者蓝色的哺乳动物呢?就是这个原因了。当然,蓝绿色的鸟类是有的。

是真黑色素和褐黑色素的比例,决定了动物具体的颜色。二者搭配就可以出现棕色、银灰色、黄褐色、红色等等几十种颜色。两种色素同样是由酪氨酸和苯丙氨酸转化而来。

图片中的英文单词都是一种基因的名字。而从酪氨酸到黑色素是图右侧的路径。相比较基因,合成路径已经很了解。关于合成,我们首先要了解黑色素细胞。

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表皮和真皮后,即开始向黑色素细胞分化。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。其中含有三种酶蛋白,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)。这三种酶都是合成黑色素所必需的。除了这三种酶,还有很多起调节作用的蛋白质。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。

褐黑色素的合成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,才能生产褐黑色素。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。

哺乳动物的颜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。而两种色素的比例,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产褐黑色素。

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。于是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。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。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。

在论述过黑色素后,我想谈谈一下大熊猫变成棕色的可能原因。在开头已经列举了前人认为的几个因素。但是我还猜想出了另外一个引申的原因。

这个原因就是白化病。在动物界,白化病的发病率很高。在人类里也有。在我国,白化病的患病率大约是0.0057%,这意味着十万人里只有五个人会得白化病。但是动物中暂时还没有这方面研究,我们也不知道动物的白化病发病率。总的来看还是比较高的。白化病通常是因为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,白化病都是隐性基因。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。所以还不能确定。

根据对白化高原鼠兔正交、反交、测交的研究,其白化基因位于常染色体。野生高原鼠兔的毛色为灰褐色,白化高原鼠兔的毛色为纯白色。白化高原鼠兔的产仔率略低于野生鼠兔,但是性情更温驯。白化高原鼠兔的眼睛为红色,野生为黑色。而且,对于鼠兔来说,眼睛虹膜颜色和毛色是连锁的。证明在同一个染色体上。而且白化高原鼠兔的体重和体长都比野生高原鼠兔略大。由于都是哺乳动物,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肯定也是位于常染色体上。

对白化小鼠的研究是最多的。其实小白鼠是白化病!!!小白兔也是!!!与白化病有关的基因有abcd四种基因。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。野生色小鼠就是灰褐色的。

在鱼类中同样有白化病。对于鱼类来说,白化就意味着很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。在人类中,白化病也不一定会引起其他疾病。鱼类有三种色素细胞,黑色素细胞,黄色素细胞,银白色素细胞。鱼类不但可以因为遗传基因突变白化,还可以因为环境营养等因素而白化。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导致白化。而哺乳动物中这些环境因素的影响就比较轻。

白化鸟类较少,而白化植物有一些。白化珊瑚虫也很有名。这些大多数由于环境因素导致。

与小鼠同样,大熊猫也有一种白色的。白色大熊猫除了眼圈和四肢为黑色,从耳朵到肩胛骨,直到整个酮体,都是白色的。白色大熊猫的毛色还略带淡黄。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。可以看到棕白色大熊猫的毛色是偏向棕红色的。由小鼠的突变可以证明,全棕色大熊猫应该也产生了两个或者以上的突变。而棕白色可能是一个突变。白色应该也是两个以上。

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。虽然它们可能是白化病患者,但是它们由于没有天敌,所以并没有受到什么伤害。你喜欢棕白色大熊猫吗?

考文献:

1、 罗桐秀, 周琴, 彭忠禄,等. 湖南省白化病致病基因频率的调查研究[J]. 中国优生与遗传杂志, 2010:18-18.

2、 叶润蓉, 贾敬肖. 高原鼠兔白化现象及其毛色遗传[J]. 兽类学报, 1992, 12(1):71-74.

3、 王鑫, 郭恩棉, 苏振渝,等. 鱼类白化现象病因浅析[J]. 海洋科学, 2003, 27:18-20.

4、 王兆绰, 张颖芳, 张云凤. 几种白化小鼠的毛色基因检查[J]. 实验动物科学, 1987.

5、 朱福令. 近交系和远交系白化小鼠毛色基因的测试[J]. 上海畜牧兽医通讯, 1982.

6、 黄冰, 郭华荣, 张士璀. 鱼类白化病的研究进展[J]. 海洋科学, 2003, 27:11-14.

7、 李溯, 丁劲松. 黑色素生物合成与酪氨酸酶抑制剂的研究进展[J]. 中南药学, 2013, 11.

8、 李韶勇, 孙命, 曲娜,等. 黑色素的合成及其常见抑制剂的作用机理[J]. 天津师范大学学报:自然科学版, 2002, 22:17-21.孟浩浩, 许瑞霞, 代蓉,等. 绵羊黑色素合成相关基因的研究进展[J]. 生物技术通报, 2014, 46(8):34-39.

9、 佟煜仁, 朴厚坤. 新色型突变棕色貉毛色遗传初探[J]. 经济动物学报, 2009, 13:80-82.

10、 王乐, 张斌, 郑文新,等. 动物毛色与黑色素皮质素受体1(MC1R)基因[J]. 草食家畜, 2009:10-12.

11、 段煦. 白熊为啥那样白?[J]. 生命世界, 2013.

12、 孙安林, 张明海. 东北棕熊毛色白化的初步观察[J]. 野生动物学报, 1992:36-36.

13、 崔雨新, 张伟, 王小明. 大熊猫,小熊猫,浣熊等五种动物毛的扫描电镜结构比较研究[J]. 动物学杂志, 1998:26-29.

14、 孟进军, 陈善明. 大熊猫毛角蛋白质的分离与分析[J]. 自然杂志, 1987.

15、 陈谦. 大熊猫毛发中六种微量元素的检测分析[J]. 中国兽医科技, 1995.

16、 梁齐慧, 汪铁军. 大熊猫为什么有棕色?[J]. 大自然, 1991:14-14.

17、 蒋辉, 古晓东, 黄雁楠,等. 四川与秦岭野生大熊猫在形态和生态习性上的差异[J]. 西华师范大学学报:自然科学版, 2012, 33:12-18.

18、 李天培. 白色大熊猫种群在佛坪[J]. 科学之友, 2001.

19、 甘平. 大熊猫的毛色[J]. 科学中国人, 1997:57-57.

20、 白春雨, 高玉花, 庞全海. 影响动物毛色的基因[J]. 国外畜牧学:猪与禽, 2008, 28:71-73.

21、 吴宇婷. 哺乳动物毛色形成机制与影响因素[J]. 四川动物, 2011, 30:1003-1007.

22、 张俊珍, 董常生, 范瑞文,等. 哺乳动物毛色形成研究进展[J]. 动物医学进展, 2006, 27:65-68.


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