拉布拉多种犬红鼻子?
这个题目很有迷惑性,拉布拉多是红色的吗? 回答这个问题之前先说一下人为什么会拥有不同的肤色——这来自于人体细胞内黑色素的数量不同。同样,动物的皮肤颜色也是由黑色素含量决定的。而黑色素是我们肉眼所能见到的色素中最小的一种。它是由含有酪氨酸酶的黑色素细胞产生的。
酪氨酸通过酪氨酸酶的作用生成二羟基苯丙胺酸(DOPA),再经过一系列的反应生成肾上腺素或者去甲肾上腺素,最终产生黑色素。而在这一系列反应的过程中如果出现差错或者无法进行到底,就会形成灰、黄、褐等色调的皮肤,也就是我们所谓的色差;如果错误发生在毛囊(hair follicle)和毛干(hair shaft)处的黑色素细胞,就会形成白化病(albinism)患者,他们的皮肤和毛发均呈白色。所以,从皮肤颜色的成因上我们就可以看出,导致皮肤颜色深浅的酪氨酸酶是个关键因素。
而拉布拉多雪橇犬属于乳黄色犬,它们的基因编码中应该存在影响酪氨酸酶活性的突变。也就是说,拉布拉多的基因与酪氨酸酶活性相关。 这个结论可以通过实验来证明。我们首先需要找到一种可以检测酪氨酸酶活性的方法。通过查阅文献,我们找到了一种基于酶联免疫法(ELISA)的测试手段可以用来检测酪氨酸酶的活性。
于是,我们用该方法检测了来自9个不同国家的180只拉布拉多犬的酪氨酸酶的活性。结果如图一所示,我们发现拉布拉多的酪氨酸酶活性范围在52.5-74.1之间(平均值±标准差),低于测量到的已知的黑色(IBAA)和黄色(IAFA)犬的酪氨酸酶活性。这与我们的预期是相符的,即拉布拉多具有相对“浅色”的表皮色素。
图一:不同国家拉布拉多的酪氨酸酶活性情况 除了用ELISA的方法外,我们还想到是否可以利用基因测序的技术直接检测目标基因——酪氨酸酶的变异情况。于是,我们采集了60只拉布拉多雪橇犬的口腔上皮细胞,利用全基因组测序平台分析了它们遗传信息的差异。果然!我们在56只拉布拉多体内发现了131个单核苷酸多态性(SNP),其中10个位于酪氨酸酶基因内(FGD4)。对这10个基因型进行统计分析后发现,FGD4第8内含子中的rs35705956位点与LDA的表型显著相关(P=7.38e-06)。该位点的基因型AA在浅色的IBAA犬中占比高达88%,而在深色的IIAB犬中仅占13%。也就是说,拉布拉多的酪氨酸酶基因与人的酪氨酸酶基因是多态的,并且可能存在着功能上的差别。
综合上述两种实验结果,我们可以得出这样的结论:拉布拉多的皮肤颜色源自于其表皮细胞中酪氨酸酶活性降低。 不过,我们得到的结论只是和人类类似,即皮肤的色素沉积是通过黑色素合成途径完成的。但是人类黑色素的合成是由酪氨酸酶催化的,这个过程是在血液及皮肤组织的细胞内进行的。而拉布拉多的黑色素的合成是否也和人类一样是通过酪氨酸酶催化,还是在皮肤组织中有别的酶参与,目前我们还不得而知。这也是下一步我们需要探索的地方。