虎斑貓基因突變出現斑點，而不是典型的條紋。圖片來源：JEAN-MICHEL LABAT/SCIENCE SOURCE

野貓和家貓身上的斑紋是如何出現的，一直是個(ge) 迷。近日，美國哈森阿爾法生物技術研究院遺傳(chuan) 學家Gregory Barsh團隊在預印本網站bioRxiv發表研究，對貓毛色斑紋的形成做出了解釋，並表示相關(guan) 理論也可能適用於(yu) 其他哺乳動物。

“這是一篇重要的論文，揭示了許多哺乳動物毛色斑紋的部分遺傳(chuan) 基礎。”英國羅斯林研究所發展生物學家Denis Headon表示，該研究也讓我們(men) 得以了解這些基因在發育過程中是如何運作，並形成“高度適應性機製”，對基因調整做出反應，從(cong) 而產(chan) 生條紋、斑點等各種各樣的圖案。

生物學家已經確認毛囊細胞是頭發或毛皮上色素的來源。1952年，計算機先驅Alan Turing提出，如果分子在組織中以不同速度擴散，那麽(me) 相互抑製和激活的分子就可以在自然界中創造周期性模式。30年後，科學家以他的理論為(wei) 基礎提出了斑點、條紋和其他顏色圖案在發育過程中如何形成的假說：激活劑分子給細胞著色，但也會(hui) 引發抑製劑的產(chan) 生，後者擴散速度比激活劑快，可以阻止色素產(chan) 生。

Barsh團隊瞄準家貓，來追蹤影響其毛色的分子激活劑和抑製劑特性。十年前，他們(men) 追蹤到了一種名為(wei) Tabby的基因，當這種基因發生突變時，虎斑貓會(hui) 出現黑色斑點，而不是通常的黑色條紋。美國哈森阿爾法生物技術研究院基因學家Christopher Kaelin在國王獵豹身上發現了同樣的突變，這表明野生貓科動物和家貓都有相同的基因。

為(wei) 了解其它基因及其突變在發育過程中的作用，研究人員對野貓早期胚胎個(ge) 體(ti) 皮膚細胞中的活性基因進行了分離和測序。他們(men) 發現，在胚胎發育至20天左右時，幾個(ge) 基因的活性急劇增加，這些基因與(yu) Wnt信號有關(guan) ，其中最活躍的基因之一是Dkk4。研究小組還發現，使Dkk4失活的突變導致阿比西尼亞(ya) 貓和新加坡貓失去明顯的斑點標記。Barsh指出，Tabby和Dkk4在同一通路上，可能在家貓和野貓中都起作用，但他還不知道它們(men) 是如何聯係在一起的。

研究小組認為(wei) ，在家貓體(ti) 內(nei) ，Wnt和Dkk4分別是激活劑和抑製劑。在深色皮膚中，這兩(liang) 種物質的含量大致相同。但在顏色較淺的區域，移動較快的Dkk4蛋白很可能會(hui) 關(guan) 閉Wnt通道，停止色素的產(chan) 生，從(cong) 而產(chan) 生條紋。

正如Turing理論所預測的那樣，Wnt-Dkk4信號再次在早期發育過程中發揮了關(guan) 鍵作用，美國羅德島學院發育生物學家Larissa Patterson表示，這篇論文為(wei) 野生貓科動物毛發圖案多樣性的潛在機製提供了發人深省的見解。英國布裏斯托爾大學計算神經學家Roland Baddeley表示讚同：“這一過程很可能也在其他哺乳動物身上起作用。”



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