我们终于知道是什么让猫咪变成虎斑猫

这个基因多年来一直让研究人员困惑不已。
A light brown and dark brown tabby cat lays on its back and looks at a camera upside down.
这些独特的条纹始于皮肤厚薄不均的区域。Dennis Perreault/Pexels

人类在家中饲养猫已有 9000多年,并且我们可能也已经繁育了同样久的猫咪作为伴侣。但是,虽然育种者很早就知道如何配对动物以获得所需的毛皮图案,例如虎斑条纹,但从生物学角度来看,这些图案是如何产生的答案长期以来一直让科学家们难以捉摸。

遗传学家最近在家猫中发现了一个基因,该基因会触发胚胎猫发育过程中的变化,从而产生这些标志性的猫科动物虎斑条纹。该基因 Dkk4 会在发育中的猫胚胎上产生厚皮肤和薄皮肤的“预模式”,最终在猫的毛皮上形成条纹图案。厚皮肤区域的 Dkk4 表达更高,之后会覆盖更深的毛皮,而薄皮肤区域的 Dkk4 表达较低,之后会覆盖更浅的毛皮。研究团队甚至在胚胎发育出毛囊之前就检测到了这种皮肤厚薄不均的变化。他们的研究结果发表在 Nature Communications 杂志上。

该研究的资深作者、遗传学家 Gregory S. Barsh 告诉《纽约时报》:“猫的毛皮发育‘确实一直是一个未解之谜’。“我们认为这确实是我们首次一窥可能引导图案形成过程的分子。”

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研究小组发现,Dkk4 的变异会导致不同的毛皮图案。该基因在阿比西尼亚猫中的突变会产生它们特有的较短、较细的颜色条纹,这种毛皮图案被称为“斑点”。

哈佛大学进化生物学家 Hopi E. Hoekstra 告诉《纽约时报》:“这是一项非常漂亮的研究。”Hoekstra 曾与 Barsh 合作过,但并未参与这项研究。“它增进了我们对发育生物学中最基本问题之一的理解:图案是如何形成的?” 

研究作者写道,家猫是研究和调查颜色图案的有用模型,因为它们易于获得,并且关于它们的基因组信息非常丰富。他们还提到,他们研究的毛皮图案类型仅代表了“家猫品种图案多样性的一小部分”。

但这些关于虎斑猫的研究发现也可能解释了家猫以外其他猫科动物的毛皮图案。科学家们认为,这种遗传机制可能有助于解释老虎、豹子和猎豹等大型猫科动物身上美丽的图案。

巴西圣里奥格兰德州天主教大学的遗传学家兼猫科专家 Eduardo Eizirik 告诉《新科学家》杂志:“几年来,我们一直在说家猫可能是一个很好的模型。”“仅仅找到这个基因本身就是一项重大贡献,因为我们现在可以研究其他物种中的这个基因了。”

Barsh 在一份声明中说,发育中的猫如何将皮肤厚度转化为毛皮色素仍然是“我们工作中一个未解的重大问题——如何将预模式的形成过程与后来在发育过程中实现图案的过程联系起来。”“这是我们正在积极努力解决的问题。”

 

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Hannah Seo

特约撰稿人,科学

Hannah Seo 是 Popular Science 的科学撰稿人。她于 2020 年以实习生身份加入,此后一直为 Popular Science 的网站和季度杂志定期投稿。Hannah 的报道涵盖了从 COVID-19 到罕见的考古发现等各种主题,她总是乐于讨论奇特的海洋生物或神经心理学的奥秘。


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