這個 2024 年的 Science 新聞介紹橘貓顏色研究,其中有些遺傳學的門道值得一提。
Gene behind orange fur in cats found at last
首先,不用任何遺傳學知識都可以觀察到,黑貓、橘貓情慾交流的後代,產生貓貓的兩種常見款式:三花貓(calicos)、玳瑁貓(tortoiseshells),幾乎都是女生。黑貓有女有男,橘貓幾乎都是男生。
加上高中等級的遺傳學知識,可以推測毛色和性別高度相關,表示毛色很可能受到基因決定,而且位於 X染色體上。如果視這幾款毛色為一個色素盤,黑貓最深色,橘貓最淺。三花、玳瑁介於期間,黑橘交錯,不過分佈方式有別。
接著,有一件事已經知道很多年,應該超過高中程度?那就是黑毛橘毛交錯的三花,是由於 X染色體去活化(X inactivation)所致。 「X染色體去活化」意思是,X染色體上有很多基因,卻通通關閉不表現。 這是因為 X染色體不是獨立運作,還要和其他染色體協作。
貓和人一樣,一個細胞中,女生有兩個 X染色體,男生只有一個。而第 1 到 22 號染色體,每一代會在女生、男生輪流。 為惹相容,各種生物有不同解決方式。貓與人的辦法是,女生的每個細胞都只留一個 X 表現,直接關掉另一個,配合和男生一樣。至於關掉哪一條,應該是隨機的。
貓毛的脈絡是,決定毛色的基因位於 X染色體上。黑橘情慾交流的後代,女生同時配備黑毛、橘毛板的 X染色體。一個產生色素的細胞,如果配備橘毛基因的 X染色體關閉,就會黑色全開,反之亦然。
同一個貓,這群細胞都是橘毛,那群細胞都是黑毛,交錯之下,便可以產生三花或玳瑁那樣的合體色。相對地,男生貓的細胞只有一條 X染色體,如果分配到橘毛版,就會成為橘貓。
理論上,一位女生貓,如果全身細胞的 X染色體,都剛好把黑毛關掉,也可以形成女橘貓。我猜有些女橘貓,是由於在發育早期,細胞數量還不多時,剛好都是黑毛版的 X 關閉。另外女橘貓更直接的可能是,女生貓的兩個 X染色體都是橘毛板。
以上都是之前已經知道的!尚未正式發表的 2 個新研究,則是找到讓貓變成橘色的基因。
Molecular and genetic characterization of sex-linked orange coat color in the domestic cat
後來正式發表:
Molecular and genetic characterization of sex-linked orange coat color in the domestic cat
這個基因叫作 Arhgap36(全名 Rho GTPase Activating Protein 36),相當出乎意料,因為很多動物有這個基因,卻不知道和顏色有關。
它位於 X染色體上,不論是黑色或橘色版,基因本身的編碼 DNA 序列沒有差異。差別在於,橘貓的色素細胞中 Arhgap36 會大量表現。 因此,黑橘轉換,是基因調控所致。
調控序列是基因附近的一段 DNA,存在的話,Arhgap36 表現量低,會是黑毛。假如調控序列不存在,Arhgap36 大量表現,便會形成橘毛。
這段調控序列算是 Arhgap36 基因的拘束器,有抑制效果,一旦消失,便會發生大橘。
黑橘有別,不是基因(蛋白質產物)本身有差,而是由於基因表現量高低。在這兒相當合理,畢竟 Arhgap36 基因的產物,並不是色素。 此一基因本身的變化,不會影響色素結構。它應該是介入色素的生產線,在 Mc1r 的下游作用,間接影響色素的產量。
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