编译：公子欣

图源：pixabay

不用问

也不用看尾巴

你可能很容易猜出它是一只公猫

没错

大多数橘猫都是雄性

这是猫科动物基因的一个怪癖

也解释了为什么几乎所有的

三花猫和玳瑁猫都是雌性

科学家们对猫的性别差异感到好奇，抑或只是因为爱猫，他们花了60多年的时间来寻找导致橘色皮毛以及三花猫和玳瑁猫身上引人注目的颜色拼凑的基因，但没有成功。现在，两个独立的研究小组都发现了期待已久的突变，并发现了一种在任何动物身上从未见过的影响头发颜色的蛋白质。

不列颠哥伦比亚大学的遗传学家Carolyn Brown没有参与这两项研究，但表示，“我完全相信这就是基因，我很高兴，我一直想知道这个问题的答案。”

长期以来，科学家们一直对玳瑁猫和三花猫着迷：它们是黑猫和橘猫的后代，且几乎都是雌性，这表明使毛色变为橘色或黑色的基因变异位于X染色体上。而黑猫和橘猫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，例如，我们可以猜测，加菲猫的母亲是橘色的，因为它从她那里继承了唯一的X染色体。

但是母猫从父母身上都继承了一条X染色体。细胞通常不需要两者，所以在胚胎发育过程中，每个细胞随机选择一个X来表达基因。另一条染色体卷成一个几乎不动的球——这种现象被称为X失活。因此，玳瑁猫最终会有不同的黑色和橘色皮毛，这取决于它们皮肤中哪一条染色体失活。三花猫将白色皮毛加入到混合物中，因为它们有第二种不相关的遗传机制，可以阻止某些细胞中色素的产生。

散步偶遇一只三花猫，这位小编有点激动

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的突变引起的，该蛋白决定了黑色素细胞是在皮肤或毛发中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色素细胞“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橘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。斯坦福大学的遗传学家Greg Barsh说：“这是一个基因之谜，一个难题。”

为了解决这个问题，Barsh的团队从绝育诊所的猫身上收集了4个橘猫和4个非橘猫胎儿的皮肤样本。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色素细胞产生的RNA的数量，并确定了它编码的基因。他们发现，橘猫的黑色素细胞从一种名为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橘色的关键。

但是，当研究人员观察橘猫的Arhgap36基因序列时，没有发现编码Arhgap36蛋白的DNA中有任何突变。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，但可能与调节细胞产生的氨基酸数量有关。Barsh的团队随后扫描了188只猫的基因组数据库，发现每一只橘猫、三花猫和玳瑁猫都有完全相同的突变。该小组在预印bioRxiv上报告了这一发现。

上月发表在bioRxiv上的另一项研究证实了这些发现。日本九州大学的发育生物学家Hiroyuki Sasaki 和他的同事进行了类似的实验，发现日本的24只野猫和宠物猫以及从世界各地收集的258只猫的基因组中也存在同样的基因缺失。他们还发现，三花猫皮肤的橘色区域比棕色或黑色区域含有更多的Arghap36 RNA。此外，小鼠、猫和人类中的Arhgap36基因获得了化学修饰，使其在雌性的两条X染色体中的一条上沉默，该研究小组记录了这一点，表明该基因受到X失活的影响。

Barsh和Sasaki各自的团队发现了相同的突变，两组进一步发现，增加黑色素细胞中Arhgap36的数量会激活一种分子途径，无论MC1r是否活跃，该途径都会使细胞产生浅红色色素。

Barsh说，以前没有人知道Arhgap36会影响皮肤或头发的颜色——它涉及胚胎发育的许多方面，影响其全身功能的重大突变可能会杀死动物。但由于这种缺失突变似乎只影响黑素细胞中的Arhgap36功能，因此携带这种突变的猫不仅健康，而且很可爱。

Brown指出，Arhgap36在三花猫和玳瑁猫中的失活模式是X染色体上的典型基因，但不寻常的是，一个缺失突变会使一个基因更加活跃，而不是更少。“猫可能有一些特别之处。”

专家们对这两项研究感到兴奋。密苏里大学的猫科动物遗传学家Leslie Lyons表示，发现毛发颜色的新分子途径是出乎意料的，但她并不惊讶于这种相互作用的复杂程度，因为没有一个基因是独立存在的。

Lyons想知道这种突变是何时何地首次出现的。她说，有一些证据表明，某些埃及猫的木乃伊是橘色的。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。“关于遗传学的一切，也许都可以从你身边的猫身上学到。”这一发现不仅对猫的遗传学研究具有重要意义，也可能对理解其他物种的毛色遗传机制有所贡献。

原作者：Sara Reardon

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来源: 上海市科学技术协会