熊貓是黑白的,不過也有罕見的棕白組合,只在秦嶺的族群出現。有趣的是,已知棕毛熊貓的父母和小孩,都還是黑毛。這個 2024 年的論文,尋獲讓黑毛變淡成棕色的熊貓基因,是體染色體上基因的隱性變異,父母湊出一對,才會形成棕毛熊貓。
作為少見的珍奇動物,熊貓當然不可能特別實驗配種,不過論文還是充分地運用遺傳學配對概念。資訊足夠的棕毛熊貓只有兩位,彼此沒有直接關係,各有多位近親。
一位女生叫作丹丹(Diandan),她生下的小孩還是黑毛。另一位男生叫作七仔(Qizai,據說來自電影《長江七號》),他的把拔、馬麻都是黑毛,自己卻是棕毛。他和珠珠(Zhuzhu)生下的兒子秦華(Qinhua)也是黑毛。
七仔小時候。
七仔長大後。via 百度百科
初步看來,黑變棕毛的熊貓,有女有男,父母小孩皆為黑毛。如果棕毛是遺傳所致,推論其基因位於體染色體,效果為隱性。根據這些特性,可以在基因組上搜尋。
目標應該是,兩位棕毛熊貓都有,而且各自的一對染色體上皆有,棕毛的父母與小孩只有一個,配偶皆沒有。其餘黑毛個體,可以配備一個,皆不能擁有一對。
比對發現,七仔和丹丹有 38 段 DNA 片段重複(IBD),2 段上頭有基因。看起來最符合條件的是 Bace2 基因(genebeta-secretase 2),它的開頭有 25 個 DNA 鹼基缺失,無法產生正常作用的蛋白質產物。
哺乳動物都有 Bace2 基因,論文比較不同物種,只有七仔和丹丹的有那一段缺失。CRISPR 基因改造小鼠,的確能觀察到毛色變淡的效果;而且不是整個失去色素,就是變淡,和棕毛熊貓類似。
為什麼 Bace2 基因缺失會讓毛色變淡呢?熊貓的黑毛來自黑色素體(melanosome)中的黑色素,棕毛版的 Bace2 會讓黑色素體縮水 55%,數目減少 22%。類似印表機的黑色墨水不足,整根毛觀感變淡成棕色。
已知遺傳訊息總共有 227 位熊貓,住在秦嶺以外的 194 位,沒有任何配備缺失版的 Bace2。秦嶺的 30 位,則有 4 位配備一個,都是黑毛。
由此看來,導致黑毛變淡的 Bace2 基因變異,應該不是太新的突變,而是自然存在於族群中的少見變異。偶爾剛好配對到,才會顯示隱性效果。
外觀和同類不同,是否會影響生存或是繁殖,很難說。資訊和樣本都太少惹。
還有一點值得一提,就是以前的遺傳定序都沒有發現這段缺失。 我們知道一個基因上有部分缺失,是因為知道那個基因完整長怎樣,才能判斷有一段不見。
以前的方法,是定序比較短的 DNA 片段再拼起來,可是抓太不到 Bace2 基因前端周圍的序列,所以無法識別是不是真的有缺。 新的定序方法可以直接讀一段很長的片段,才能確認某一段真的不存在。
這是一隻間諜貓熊!——野生大貓熊如何靠「黑白迷彩」融入棲息地的景色?
新聞:
Genetics solves mystery of rare brown pandas after 40 years
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