熊猫不伸舌头、不拿竹子也能拍彩照的秘密…
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前段时间,陕西长青国家级自然保护区的工作人员在整理录像时,意外发现一只健康成年棕色大熊猫的活动影像。看到这,网友们纷纷调侃,“上帝的打印机是不是打到它的时候没墨水了?出来一只脱色的”,还有朋友说,“谁说熊猫不伸舌头、不拿竹子就不能拍彩照?这不就是么”……
△ 陕西长青国家级自然保护区拍摄到的棕色大熊猫活动影像(来源:网络)
网友们的脑洞还挺大,虽然棕色大熊猫比较罕见,但也绝不是孤例。网上的公开信息显示,有记录的统计里共发现过8只棕色大熊猫,有意思的是,它们都来自陕西秦岭地区。
最早的棕色大熊猫发现记录可以追溯到1985年,当地村民在佛坪自然保护区内发现一只患病的棕色大熊猫,被救护后寄养在西安动物园,取名“丹丹”,和“单单”谐音,意为独特,也表示它的毛发略微发红。丹丹后来与另一只雄性黑白色大熊猫喜结良缘,但后代却都是正常的黑白色。
△ 正常黑白色的大熊猫和棕色的大熊猫(来源:网络)
丹丹的存在也让人们感到困惑,它身上独特的棕色究竟是怎么来的?但由于过去技术手段有限,人们无从得知,有人推测,这可能是大熊猫的“白化病”。
白化现象其实在动物界中广泛存在,往往还携带着其他对个体不利的因素。人类的“白化病”就伴随着眼部虹膜色素缺乏、视力低下、畏光、皮肤对紫外线敏感等,甚至还会带来器官的慢性炎症或纤维化。为此人们也密切关注着棕色大熊猫的健康状况。
△ 白化的大猩猩(来源:网络)
直到2009年,另一只棕色大熊猫“七仔”在佛坪自然保护区内被发现,再次勾起科研人员的好奇心。
近期,中国科学院动物研究所等机构的研究团队利用全基因组测序,揭开了棕色大熊猫身体里的秘密,相关研究成果发表在PNAS上。他们发现,大熊猫的棕白色毛发由常染色体隐性遗传模式控制,和Bace2基因部分片段的缺失有着密切的关系。
通俗地说,如果两只正常黑白色大熊猫携带棕色毛发基因(Bace2 +/-),就有一定概率产下棕白色后代(Bace2 -/-),而纯合子的黑白色大熊猫(Bace2 +/+)则无法产生棕白色后代。
△ 大熊猫Bace2野生型纯合子或杂合子个体(上图),大熊猫Bace2纯合缺失个体和其毛发(下图,七仔)
为了进一步验证这一发现,研究人员还利用基因编辑技术敲除了小鼠同源区段的基因,发现Bace2基因缺失突变会减少小鼠毛发中黑素小体数量,导致黑色小鼠的毛发呈现棕色。
△ 基因敲除小鼠模型揭示,Bace2基因的缺失会降低小鼠毛发中黑素小体数量
人的白化病常见类型有两种,分别是眼皮肤白化病(OCA)和眼白化病(OA),前者是常染色体隐性遗传,后者是X连锁隐性遗传,具体分型及临床表现复杂,涉及的突变基因也比较多,与棕色大熊猫的Bace2基因缺失有着明显的不同。目前也没有研究发现棕色外观对大熊猫的生存、繁殖有负面影响。
△ 白化病儿童(右)(来源:VEER)
实际上,自然界也有很多和棕色大熊猫相似的动物和现象,生活在加拿大大熊雨林的灵熊也不是白化动物,它们除了毛发外,其他身体功能和美洲黑熊无异。科学家发现,它们身上的黑素皮质素受体 1(mc1r)出现了突变,同样也是隐性遗传。不过灵熊已经形成了稳定的白色个体种群,总量在400~1200只。不知道咱们的大熊猫未来会不会也出现一个棕色个体种群,这样想来还挺有意思的。
△ 抢食鲑鱼的灵熊和黑熊(来源:Paul Nicklen)
熊猫是一种很有研究价值的物种,2008年,华大和合作伙伴们完成了世界首张大熊猫基因组图谱的绘制工作,也为大熊猫的相关研究提供了参考借鉴。
研究人员发现,大熊猫共有21条染色体、30亿个碱基对。据推测,大熊猫的T1R1基因失活使得它们“不知肉味”,逐渐形成以吃竹子为主的生活习惯,但由于缺乏消化竹纤维的基因,又让它们不得不和微生物合作,通过纤毛虫来汲取竹子中的营养和能量,这就类似于人和肠道菌群的共生关系。
研究还发现,因为大熊猫的DUOX2基因发生了突变,导致它们的甲状腺素合成减少,体内新陈代谢速率降低,就像人患上甲状腺功能减退症,这也使得它们生出的幼崽小而脆弱,宛如一只无助的老鼠,进而让大熊猫的繁育变得困难,一步步走到濒危的困境边缘。
然而,大熊猫基因上这些神奇的变化,也让它们得以穿越周期,熬过了缺乏食物的艰难岁月,幸运地存活到今天。
目前关于大熊猫的基因研究,其实只是做了部分工作,相信在这些基因信息的背后,依然藏着很多有趣的知识,希望未来科学家们能逐一攻克、解密,也让我们有更多手段维护好这个多姿多彩的世界。
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