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白色大熊貓:雖然沒了黑眼圈 彩色照片依然是個夢

5月
28
2019

2019年5月28日07時 中國科普博覽

中國科普博覽

出品:科普中國

製作:夏至(關西科健產業研究院)

監製:中國科學院計算機網絡信息中心

白色大熊貓(圖片來源:公有領域)

請注意,這隻白色大熊貓可不是熊貓和白熊(北極熊)的愛情結晶。據北京大學生命科學學院李晟研究員分析,它是「中招」了從蟲子到人類都沒能逃過的「白化病」。

做出這個判斷,主要是因為在這張模糊的照片中,可以看見它的眼睛好像是紅色的。但其實,我們還是無法排除它的變白只是由普通的毛色基因突變引起的可能,而真相可能要等基因檢測(如果會有的話)之後才能大白於天下。

白化病和紅眼睛

這裡說的白化病(albinism)是由於基因變異,動物體內的酪氨酸酶缺乏或功能減退使得細胞中的酪氨酸無法被轉化成黑色素,導致動物全身呈白色或者粉紅色的現象。

記不記得曾經有這樣一個說法:如果一隻小白兔的眼睛是紅色的,那它肯定渾身上下沒有一根雜毛。其實這樣的小白兔就是白化現象,它沒有雜毛的原因也是因為它根本無法合成黑色素。

△紅眼睛的白化病小白兔和黑眼睛的非白化病小白兔(圖片來源:visualhunt)

除了小白兔之外,還有實驗動物的代表——小白鼠,以及白化刺蝟袋鼠海豚等等,它們的眼睛都是紅色的,這意味著這些小動物變白的原因都是沒辦法合成黑色素,而虹膜則呈現了血管的顏色 。

這也給我們提供了一種判斷一隻白色動物是否得了白化病的依據:如果一個動物不僅毛色變白,其他該有色素的地方比如眼睛皮膚等等也失去了原有的顏色,那麼這隻動物一定是患上了白化病。

一隻紅眼睛的白化松鼠(圖片來源:visualhunt)

除了白化病,還有讓動物變白色的原因嗎?

除了白化病,還有另外一種原因會造成動物毛色變淡甚至變白,那就是動物的毛色基因發生了突變。

這些動物體內原本負責合成毛髮中色素的基因突變後,不能製造相應的色素,失去了色素的毛髮也就自然地變淡變白。

那麼為何很多毛色基因突變的動物會統一變成白色,而不是其他顏色呢?

實際上動物體內並沒有白色色素這一種東西,白色的形成是因為沒有其他顏色的色素,因而展現出白色。

上面提到白化病的動物也是因為無法合成黑色素而呈現白色。普通非白化病的白色動物,例如白虎,就是因為一個影響毛髮和皮膚中黃色、紅色色素合成的基因發生了突變,導致其應該呈現棕黃色的部位呈現白色,但是黑色的條紋並沒有受到影響。

白虎是有黑色素的(圖片來源:visualhunt)

為什麼自然界中白色動物比較少?

白色動物的珍奇源於他們的稀有。既然這種由於基因突變而導致的白化可以遺傳,為什麼自然界的白化動物如此少見?

白色動物罕見的原因之一:出現的難度大——只有兩條等位基因全部突變才會白化。

導致白化病的突變基因為隱性基因,在成對的染色體中,只要一對等位基因中有一個正常基因就不會發病,只有等位基因中的兩條全部為突變基因才會發病。這也是白化病比較少見但是隨家族遺傳的原因。

白化企鵝和它的正常同類們(圖片來源:公有領域)

白色動物罕見的原因之二:從生存角度來說,黑色素很有用!

我們合成黑色素並不是只為了改變顏色而已。在烈日中曬上幾個小時,皮膚一定會變黑;皮膚要合成黑色素,並不是為了跟我們過不去,而是它需要黑色素來抵抗紫外線的傷害。

2014年,科學家們發現,皮膚細胞中的黑色素可以吸收紫外線,並發射質子,迅速將有害的紫外線轉化為熱能,從而保護細胞中的DNA等等不受紫外線傷害。在同樣的光照下,缺乏黑色素的白皮膚人群患皮膚癌的幾率比黑皮膚人群高出70倍。

而且,白化病人因為眼睛也缺乏黑色素,無法吸收射入眼睛的光線,會出現畏光的症狀;他們的皮膚也非常容易被曬傷。

除了容易被光照傷害之外,黑色素的缺乏並不會給個體的生長發育造成更加嚴重的影響,這也是文章開頭提到的白化的大熊貓得以長大成熊的原因。

白色動物罕見的原因之三:這是自然選擇。

在自然界中鮮有白色的區域,而彩色的外表就成了動物們融入自然環境的偽裝。

在棕色的樹幹上,一隻白色的蛾子肯定會比棕色的蛾子更加容易被鳥發現,於是它們也就失去了將自己的白色基因遺傳下去的機會。那些並非因為白化病、只是毛色基因突變而產生的白色動物,比如白虎、白獅等等,也同樣是因為這個原因在自然界中極其罕見。

人類為了觀賞的需要,使偶然產生的白色動物近親繁殖,從而得到較多的白色動物。例如白虎,現在世界上存在的所有白虎都是最初的一隻白虎的後代。

不過也有例外,那就是北極冰原上生活的北極熊、北極狐等等動物,因為需要融入白色的環境,所以他們通體白色,而北極熊毛髮覆蓋下的皮膚其實是黑色的。

白熊的皮膚其實是黑色的(visualhunt)

白化病為什麼無法被治癒?

不少網友看了白色大熊貓的照片,表示擔心它將來找對象會比較困難。雖然有一些魚類和鳥類確實是隸屬外貌協會,我們還真的不知道大熊貓會不會也有歧視白化個體的情況。

不過無論如何,白化病都是無法治療的,因為我們無法一次修正所有皮膚細胞中缺陷的酪氨酸酶基因。

說到酪氨酸酶缺乏引起的白化,其實不止遺傳性的基因突變導致白化病這一種情況。

如果我們身體的免疫系統不受控制地「暴走」,錯把正常的酪氨酸酶當做外來病原體進行攻擊的話,我們的皮膚就會因為局部缺少酪氨酸酶從而變白,發展成被稱為「白癜風」的疾病。與白化病的無法治療不同,白癜風是可以通過藥物治療緩解症狀甚至痊癒的。只要用藥物抑制暴走的免疫系統,使其停止攻擊酪氨酸酶,白癜風患者體內的正常酪氨酸酶基因就可以重新合成酪氨酸酶,從而使得白斑消失。

然而本身缺乏酪氨酸酶基因的白化病患者,就只能通過遮擋陽光來防止傷害了。

參考資料:

1. http://news.sina.com.cn/c/2019-05-25/doc-ihvhiqay1366837.shtml

2. Alice Corani, etc. Superior Photoprotective Motifs and Mechanisms in Eumelanins Uncovered. Journal of the American Chemical Society, 2014; 136 (33): 11626 DOI: 10.1021/ja501499q

3. Brenner M, Hearing VJ. The protective role of melanin against UV damage in human skin. Photochem Photobiol. 2008;84(3):539–549. doi:10.1111/j.1751-1097.2007.00226.x

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