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藏文科普 | 肤白貌美的白水牛的美肤秘笈!

撰文/张毅赵孝凤(中国农业大学)本文来自《知识就是力量》杂志说起水牛的毛色,大家会想到黑色、青灰色。但却少有人知道,在中国贵州、云南等地还存在着一种肤粉毛白的水牛。白水牛为什么全身通白?它的遗传机制有什么特别之处?让我们一起来了解这其中的奥秘吧。

水牛界的“白雪公主”

水牛是中国南方一种很重要的家畜,具有适应热带亚热带地区炎热潮湿气候、性情温顺、不易生病、可利用年限长的优点。它们不仅可以提供畜力用于耕地劳作,还可以为人类提供水牛肉、水牛奶等具有高营养价值的食品。目前全世界的水牛约有2亿头,广泛分布于五大洲约67个国家和地区。白水牛属于沼泽型水牛,是在特有环境下长期选育形成的一种地方品种,其全身的毛均为有光泽的白色,皮肤呈嫩粉色,甚至连牛角和蹄都是纯净的白色,但眼睛却是明亮的乌黑色,尤其美丽灵动。在中国贵州省遵义市等地,白水牛也被称为“亮毛牛”。

白水牛并非“白化”水牛

如果酪氨酸酶基因突变,动物体内的黑色素细胞“工厂”中没有或只存在极少的酪氨酸酶“工人”,不能正常运转工作,导致酪氨酸不能被加工生成黑色素,就会产生人们所说的“白化”病症:皮肤呈白色或浅红色,毛发银白或浅黄色,眼睛的虹膜呈红色,并且透明。我们日常生活中见到的小白兔,其中大部分就是红眼睛的“白化”兔。与其不同,白水牛虽然也是全身通白,但它并不是“白化”水牛:白水牛的眼睛是黑色的,而且不畏光;而白化水牛的眼睛是粉红的,畏光,属于一种遗传缺陷。绝大多数生物性状特征的差异都可以在基因上找到答案,也就是说可以遗传的性状特征都是由基因决定的。如果说白化水牛是由酪氨酸酶基因突变引起的,那么白水牛又是怎么回事呢?

新技术使真相水落石出

为了确定是什么基因控制了水牛的白毛色性状,生物学家利用新一代全基因组测序技术对黑、白两种毛色的水牛进行了全部基因的测序,通过一系列分析,结果发现在白水牛一个名叫ASIP基因的上游部分,插入了一段长度为2809个核苷酸的特殊DNA片段。

白毛色形成的分子奥秘

这段特殊的DNA是一种转座子。转座子是基因组上的一类重复序列,在哺乳动物基因组中广泛分布,占整个基因组的近50%,是生物亿万年进化在基因组中留下的印记。一些转座子参与基因的表达调控,由转座子引起的基因组改变是生物进化的动力。有趣的是,白水牛ASIP基因内的这个转座子插入,虽然没有改变基因的蛋白编码序列,但它行使基因表达开关的功能,使白水牛皮肤中的ASIP基因表达量大大提高,比普通黑毛水牛皮肤中由正常启动子引起的ASIP基因表达量提高了近10倍。ASIP基因高表达生成的大量蛋白产物,会阻碍黑色素细胞的增殖分化和发育成熟,导致白水牛皮肤中缺乏成熟的黑色素细胞及黑色素颗粒,这样就揭开了水牛白毛色性状形成的分子机制。