科学家追踪到使橙色猫变成橙色的突变

科学家们已经证实，姜黄色的家猫有一些独特之处。在一项新的研究中，斯坦福大学医学院的研究人员发现了一种长期存在但难以捉摸的基因突变，这种突变使橙色的猫变成橙色，而且这种突变似乎没有发生在其他哺乳动物身上。研究人员表示，这一发现加深了我们对微妙的遗传变化如何产生新性状的理解。

许多哺乳动物都是橙色的，比如老虎、金毛寻回犬、猩猩和红发人，但只有家猫的橙色与性别有关，在雄性中更常见。

“在许多具有黄色或橙色色素的物种中，这些突变几乎只发生在两个基因中的一个，这两个基因都没有性别联系，”遗传学高级科学家、该研究的主要作者Christopher Kaelin博士说，该研究将在线发表在《当代生物学》上。

Greg Barsh，医学博士，遗传学和儿科名誉教授，是该研究的资深作者。

尽管科学家们已经确定了诱导皮肤色素细胞产生黄色或橙色色素而不是默认的棕色或黑色的典型突变，但他们对在猫身上找到相应的突变只有一个大致的想法。

他们从大多数雄性橙色猫身上知道，这种被称为性连锁橙色的突变位于X染色体上的某个地方。（与大多数哺乳动物一样，雌性具有XX，而雄性具有XY性染色体。）任何具有性连锁橙色的雄性猫都是完全橙色的，但雌性猫需要在两条X染色体上继承性连锁橙色才能完全橙色——这种情况不太可能发生。

带有一个性连锁橙色副本的母猫部分呈橙色，有一种被称为龟甲的斑驳图案，或者有橙色、黑色和白色的斑块，被称为印花布。这是由于女性的一种遗传现象，称为随机X失活，其中每个细胞中都有一条X染色体失活。结果是一个由色素细胞组成的马赛克，其中一些表达与性别相关的橙色，而另一些则不表达。

自20世纪初以来，科学家们利用猫的各种颜色和图案来研究遗传学，但这种特殊的橙色突变的分子身份仍然模糊不清。

“这是一个一百多年前就被注意到的遗传异常，”Kaelin说。“正是这种比较遗传谜题激发了我们对性连锁橙色的兴趣。”

基于之前的一项研究，该研究已经开始缩小包含突变的X染色体区域，Kaelin和他的同事们通过逐步的过程将注意力集中在性连锁橙色上。

他说：“我们之所以能做到这一点，是因为在过去的五到十年里，猫的基因组资源得到了开发。”。这包括各种猫的完整测序基因组。研究人员还从阉割和绝育诊所的猫身上收集了DNA样本。

首先，他们在雄性橙色猫共享的X染色体上寻找变异，发现了51个候选者。他们消除了其中的48只，因为在一些非橙色的猫身上也发现了它们。在剩下的三种变体中，有一种可能在基因调控中发挥作用：这是一个小的缺失，增加了附近一个名为Arhgap36的基因的活性。

与超过100000名依赖Phys.org获取日常见解的订阅者一起探索科学、技术和太空的最新进展。注册我们的免费时事通讯，每天或每周获取重要突破、创新和研究的最新进展。

“在我们发现它的时候，Arhgap36基因与色素沉着无关，”Kaelin说。

癌症和发育生物学的研究人员正在研究该基因，该基因在哺乳动物物种中高度保守。Arhgap36通常在神经内分泌组织中表达，过表达可导致肿瘤。它在色素细胞中没有任何作用。

Kaelin及其同事发现，除了南瓜色的猫。Kaelin说：“Arghap36不在小鼠色素细胞、人类色素细胞或非橙色猫的猫色素细胞中表达。”。“橙色猫的突变似乎开启了Arghap36在一种细胞类型（色素细胞）中的表达，而这种细胞类型通常不表达Arghap36。”

色素细胞中的这种流氓表达抑制了控制皮毛颜色的众所周知的分子途径的中间步骤，这一步骤与其他橙色哺乳动物中的步骤相同。在这些物种中，典型的橙色突变会破坏该途径的早期步骤；在猫身上，与性别相关的橙色会扰乱后面的步骤。Kaelin说：“当然，这是一种非常不寻常的机制，在特定的细胞类型中会出现基因的错误表达。”。

这些研究家猫如何获得不同颜色和图案的努力是理解其他身体特征出现的切入点，从猎豹斑点到海豚流线型身体。性连锁橙色是进化如何在分子尺度上发生的一个新例子。“我们认为这是基因如何获得新功能以适应的一个例子，”Kaelin说，他还研究了狗、猎豹、老虎、熊、斑马和仓鼠的颜色和图案。

对于橙色的猫来说，“适应”可能只是我们的突发奇想。几个世纪前，这种罕见的橙色、花斑色或龟甲色的猫可能引起了人类的注意，他们鼓励了它们的繁殖。橙色的猫现在广泛分布在世界各地。

“这是家猫身上出现的东西，可能是在驯化过程的早期，”Kaelin说。“我们知道，因为有些绘画可以追溯到12世纪，在那里你可以看到清晰的印花猫图像。所以，这种突变是相当古老的。”

的橙色可能是橙色猫的其他品质的原因吗？凯林说：“根据我们的观察，预计这对色素细胞具有高度特异性。”。

为了验证，研究人员还测量了几种非皮肤组织（肾脏、心脏、大脑和肾上腺）中Arhgap36的表达，发现橙色和非橙色猫之间没有差异。Kaelin承认：“我认为我们不能排除在一些我们没有测试过的组织中基因表达改变的可能性，这可能会影响行为。”。但他认为，橙色猫作为友好的混乱代理人的声誉更有可能是因为它们中的大多数是雄性。

他补充道：“关于橙色猫性格的科学研究并不多。”。

来自布朗大学、癌症研究弗雷德里克国家实验室和奥本大学的研究人员为这项研究做出了贡献。p