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科学家发现斑马线基因

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来源: 作者: 2019-05-17 03:03:30

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研究人员对非洲条纹鼠进行了研究。图片来源:J. F. Broekhuis

每个人都想知道斑马的条纹是怎样来的,但是在实验室中对这种爱与考验
动物进行研究却非常困难。如今,通过对一种在背上生有明暗条纹的小鼠进行研究,科学家已经发现了关于动物这种与众不同的黑白模式的线索。

美国西雅图市华盛顿大学进化发育学家Larissa Patterson表示:“对由来已久的‘哺乳动物如何获得条纹’的问题,这篇论文给出了令人兴奋的新见解。”并未参与此项研究的加利福尼亚大学戴维斯分校进化生物学家Tim Caro强调,搞清明暗条纹进化的复杂机制对于理解生长与发育如何工作至关重要。Caro说:“这些研究人员完成了一些非常高质量的工作。”

条纹问题之所以重要并不仅仅由于它们使动物看起来更加好看。例如,一个研究团队在2012年提出,条纹使得斑马不太容易吸引那些讨厌的螫蝇。而其他动物则会利用条纹伪装自己或迷惑食肉动物,并且有时这些条纹会帮助动物吸引配偶的注意。

对哈佛大学进化生物学家Hopi Hoekstra来讲,条纹提供了了解基因如何在进化的哺乳动物身上形成条纹的一次机会。科学家已经通过对实验室小鼠进行研究摸清了基因在刺激色素细胞的生长和色素的构成中所起的作用,但这些小鼠缺乏独特的条纹图案。因此Hoekstra和她的同事收集并研究了非洲条纹小鼠(Rhabdomys pumiliom)——这种啮齿动物生活在非洲西南部地区,其背部生有交替的明暗条纹。

Hoekstra的研究团队首先记录了无色、黑色和黄色毛发的位置。无色毛发构成了亮色条纹,而黑色毛发则占暗色条纹的主要部分。接下来,研究人员跟踪了小鼠胚胎中的皮肤发育情况。以后,他们又分析了在皮肤发育的不同阶段,分别有什么样的基因最为活跃。

研究人员发现,被称为生黑色素细胞的色素生成细胞在亮条纹出现时并没有得到充分的发育,因此这里生成的暗色素较少。而一种名为Alx3的基因与此有关。研究人员在11月2日的《自然》杂志络版上报告了这1研究成果。

研究人员发现,这类基因在亮条纹构成的区域更加活跃,而它的活动抑制了一种蛋白质的活性,后者能够使细胞开始生成色素。

研究人员还把眼光投向了东方花栗鼠——这种啮齿动物的横向条纹与非洲条纹鼠的条纹类似,但却是独立进化而来的。研究人员同样发现Alx3基因在东方花栗鼠中也至关重要。由于东方花栗鼠和非洲条纹鼠在进化过程中于距今70药学院召开全体教职工大会
00万年前便各奔前程,因此Hoekstra和同事认为,这种基因为整个哺乳动物中带来了条纹和其他与众不同的颜色图案。

但是并不是所有人都对此表示认同。Caro说:“为了回答这个问题,我想我们需要在其他哺乳动物种群中也获得更多像这样的高质量研究成果。”并未参与此项研究的普林斯顿大学发育生物学家Michael Levine对此表示乐观,因为这种基因与控制果蝇腿部末端色彩图案的一种基因很相似。Levine预测说:“很可能Alx3基因将被证明在大多数甚至整个哺乳动物中都是一种重要的色素条纹调节器。”

而对于斑马如何获得自己的条纹还有一个有趣的暗示。一项初步研究发现,与黑色区域相比,Alx3基因在斑马皮肤的白色区域更加活跃。但Hoekstra 表示:“对任何真实的案例,我们依然需要进行更多额外的工作。”

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