經過60年的探索,遺傳學家終於找到了家貓橘色毛髮背後的基因秘密。
兩組獨立的研究團隊發現,貓咪那耀眼的橘色毛髮源於其基因組中一個非蛋白編碼區域的DNA片段缺失。「這一直是個遺傳學謎題,一個難解的困惑。」斯坦福大學的遺傳學家Greg Barsh在接受《科學》雜誌記者Sara Reardon採訪時說道。

Barsh和他的團隊發現,橘色毛髮的皮膚細胞中,一個名為Arhgap36的基因產生的RNA比非橘色毛髮細胞中的高出13倍。研究人員原以為該基因的蛋白編碼區域發生了突變,但讓他們意外的是,真正出現變化的是其前面的DNA序列,該序列的缺失顯然影響了整個基因的表達。
在研究資料庫中分析的188隻貓中,包含145隻橘貓、6隻玳瑁貓和37隻非橘色貓,這段5千鹼基的缺失在所有橘貓中都存在。

一個不出意料的發現是,該突變基因位於貓的X染色體上,這也解釋了橘色毛髮在不同性別中的表現差異。大多數橘貓是雄性,而雌性橘貓通常呈現出黑色、橘色和白色的拼接花紋或玳瑁樣大理石花紋。「這些觀察結果共同為5 kb的缺失導致性別相關的橘色毛髮提供了強有力的遺傳和基因組證據。」Barsh團隊在論文中寫道。

自從人類約1萬年前與貓類共同生活以來,人們就好奇為什麼一隻黑貓和一隻橘貓的後代會呈現出如此豐富的毛色組合。雄性小貓通常是橘色或黑色,而雌性小貓則可能擁有像拼貼畫一樣的三色毛或玳瑁色的斑紋。
兩組團隊均證實,導致橘色毛髮的突變位於X染色體上,這也是不同性別間毛色模式顯著差異的原因。
與雄性只有一個X染色體上的突變不同,雌性有兩條X染色體,各自來自父母。在哺乳動物中,為避免表達過量的X染色體產物,每個細胞會隨機關閉一條X染色體。這種機制使雌性橘貓的部分皮膚細胞活躍表達突變基因,而相鄰細胞則關閉了攜帶突變基因的X染色體。

在極少數情況下,如果兩條X染色體都攜帶突變基因,雌性橘貓就會像雄性一樣呈現全身火紅的毛髮。儘管橘貓常被戲稱為智商不高的代表,但這一毛色與智力間的聯繫並無科學依據,也未發現該突變對健康或心理狀態有明顯負面影響。
Arhgap36基因在其他動物中過度或不足表達時會導致發育問題,但在橘貓中,該基因似乎只在發育和成熟的色素細胞(即黑素細胞)中過度表達。Barsh和同事解釋道:「玳瑁貓和三色貓的差異在於三色貓存在一種額外的白斑突變,這種突變會影響黑素細胞從神經嵴遷移時的存活能力,從而允許倖存的黑素細胞在更大的體區域內擴展。」

另一項由日本九州大學遺傳學家Hidehiro Toh領導的研究也確認了Arhgap36是橘貓毛色基因。他們發現,這一基因的更高表達會抑制顏色色素基因,將深棕色至黑色的真黑色素轉變為偏紅至黃色的類黑色素。