ESC
科技 1 分钟阅读

60年悬案告破:橘猫毛色的基因之谜终于被揭开

困扰科学界60余年的橘猫毛色之谜被破解。斯坦福大学与九州大学的两个独立研究团队发现,橘色毛发源于猫X染色体上Arhgap36基因前方一段5千碱基的DNA缺失,导致该基因在色素细胞中过量表达,将黑色真黑色素转变为红黄色褐黑素。由于突变位于X染色体上,这解释了为何橘猫多为雄性,而雌性多呈三花或玳瑁花纹。

来源:Hacker News

如果你曾经和一只橘猫一起生活过,你早就知道它们与众不同。事实证明,从基因层面来说,它们确实如此。

橘色毛发是猫科动物世界中最容易辨认的特征之一,也是猫类遗传学中最顽固的谜团之一。

与哺乳动物的大多数毛色不同,它并不遵循通常的遗传规律——60多年来,导致这种毛色的确切基因一直隐而未现。

两个独立的研究团队发现,我们毛茸茸的爱猫身上那团火红的绒毛,很可能是猫基因组中一段非蛋白编码区DNA缺失的结果。

“这一直是一个遗传学谜题,一个难题。”斯坦福大学(Stanford University)遗传学家Greg Barsh在2024年这些发现首次以预印本形式公布时,告诉《Science》的Sara Reardon。

Barsh及其同事发现,与没有橘色毛发的猫的皮肤细胞相比,长出橘色毛发的猫皮肤细胞中一个名为Arhgap36的基因表达的RNA是前者的13倍。

研究人员原本预期会发现这个过度活跃的Arhgap36基因的蛋白编码区发生了突变,却惊讶地发现,其实是它前面的序列存在一处缺失,推测这影响了该基因后续的表达。

在研究人员检查的188只猫数据库中,每一只橘猫都存在这个5千碱基(kilobase)的缺失。该数据库包括145只橘猫、6只三花猫/玳瑁猫和37只非橘色猫。

有一个发现并不令人意外。正如人们长期预测的那样,这个突变基因位于猫的X染色体上,这解释了为什么橘色在雌雄之间的表现如此不同。大多数橘猫是雄性,而大多数带有部分橘色毛发的雌猫最终会呈现出多种颜色的拼接图案。

一只三花小猫。(Theresa Donahue McManus/Moment/Getty Images)

“综合来看,这些观察结果提供了强有力的遗传学和基因组学证据,证明这个5 kb的缺失导致了性连锁橘色,”Barsh及其团队在论文(https://doi.org/10.1016/j.cub.2025.04.055)中写道。

自从人类在大约1万年前首次与猫共同生活以来,一只黑猫和一只橘猫能生出毛色出人意料多样的后代,一直是个令人好奇的现象。

这种组合产生的雄性小猫大多如预期那样是橘色或黑色。但雌性小猫可能拥有三花猫那样黑、橘、白相间的拼接色,或是玳瑁猫那样橘色斑驳散布在黑毛中的大理石纹。

一只玳瑁猫。(Yosei G/Unsplash)

两个团队都证实,导致橘色毛发的突变位于X染色体上,这正是雌雄之间能出现如此清晰的毛色图案差异的原因。

雄性只有一条X染色体,最终只携带一份这种突变;而雌性则有两份,分别位于从父母双方各继承的一条X染色体上。

哺乳动物会随机失活每个细胞中两条X染色体中的一条,以避免该染色体的产物过度表达。这使得雌性橘猫的部分发育中的皮肤细胞组织中橘色突变保持活跃,而紧邻的细胞中携带突变基因的X染色体则被失活。

在极少数两条X染色体都携带突变的情况下,雌猫会长成与任何雄猫一样火红的毛绒绒小火球。

一只橘色小猫。(Zelenenka/iStock/Getty Images Plus)

橘猫恰好有着“不是猫中最聪明”的搞笑名声。抛开趣闻轶事不谈,猫咪毛色与认知之间的这种联系在科学上并没有依据,这个突变对健康或精神状态也没有明显的负面影响。

已知Arhgap36在其他动物中功能过强或过弱时会导致发育问题。但似乎在橘猫身上,该基因只在被称为黑色素细胞(melanocyte)的发育中和成熟色素细胞中过度表达。

“玳瑁猫和三花猫的区别在于,三花猫还存在一个额外的白色斑块突变,它会影响发育中的黑色素细胞在从神经嵴迁出过程中的存活能力,使幸存的黑色素细胞克隆得以在更大的身体区域扩张,”Barsh及其同事解释道。

在橘色斑块毛发中,活跃的染色体(红色)含有Arhgap36的缺失突变,它改变了黑色素生成和褐黑素色素基因的表达。在黑色斑块毛发中,活跃的染色体(红色)不含该缺失。(Toh et al., Current Biology, 2025)

由九州大学(Kyushu University)遗传学家Hidehiro Toh领导的第二项研究(https://doi.org/10.1016/j.cub.2025.03.075)同样确定Arhgap36是橘猫毛色基因。他们发现,该基因的表达增强会抑制颜色色素基因,使深棕色至黑色的真黑色素(eumelanin)色素转变为偏红至黄色的褐黑素(pheomelanin)色素。

不管它们火红皮毛背后的原因是什么,橘猫都有很多同伴。

最近一项覆盖93个国家的研究发现,猫较多的国家整体上报告的幸福感更高——不过正如任何跨越93个国家的比较研究一样,研究人员首先承认,相关性并不等于因果关系。

本文由Fiona MacDonald进行事实核查并由Fiona MacDonald编辑。虽然我们对自己的流程充满信心,但人无完人。如果您发现错误,请告诉我们。

重大突破。大胆想法。直达您的收件箱。