对爬行动物着色的新理解

蛇和老鼠看起来不一样。但是，我们对脊椎动物(包括蛇)皮肤颜色和图案的了解大部分都是基于实验室小鼠。然而，小鼠可以告诉我们有关其他脊椎动物的信息是有限的，因为它们不共享所有相同类型的产生颜色的细胞，称为染色团。例如，蛇有一种称为虹膜载体的染色团，可以通过反射光产生彩虹色。

为了更好地了解脊椎动物着色的遗传基础，麦吉尔大学领导的研究小组结合了一系列技术(全基因测序，基因编辑和电子显微镜)，以更仔细地观察圈养的球蟒脱落皮肤的颜色变化和图案。他们能够识别出一种特定的基因(tfec)，该基因在爬行动物色素沉着中起着至关重要的作用，更具体地说，在脊椎动物中发现的经典颜色变体中，并以白色斑点花斑区分。

仅在美国，圈养爬行动物的销售就是一个价值1亿美元的产业。超过4万美国家庭饲养爬行动物，其中近五分之一是圈养的蛇。由于圈养繁殖产生的壮观颜色变化，一条球蟒(Pythonregius——最初发现于西非和中非)可以卖到数万美元。

“球蟒在皮肤颜色和图案方面表现出令人难以置信的变化，这是它们对业余爱好者吸引力的一部分，但也使它们对想要了解着色遗传基础的研究人员非常有用，”麦吉尔大学Redpath博物馆临时主任RowanBarrett说，加拿大生物多样性科学研究主席，以及最近发表在CurrentBiology上的论文的高级作者。

“宠物贸易创造了一个巨大的颜色变化池，否则就不会存在。这为我们提供了一个目录，以找出基因产生我们在不同动物身上看到的颜色，斑点和条纹的惊人多样性的许多方式。

为了确定控制特定性状的基因，科学家们寻找在具有该性状的动物中存在的遗传变异，而在没有该性状的动物中不存在。利用从蛇饲养者那里收集的脱落皮肤，Barrett的研究小组发现花斑蛇在tfec基因中携带相同的突变。

但科学家面临的一个共同问题是，发现基因与特定性状(如花斑病)之间的相关性并不意味着因果关系。为了建立这种功能联系，麦吉尔大学的研究人员与佐治亚大学的DougMenke实验室合作，使用基因编辑技术CRISPR修改了不同爬行动物物种棕色蜥蜴的tfec。他们发现转基因蜥蜴确实显示出颜色的改变，证明tfec的突变会导致产生颜色的细胞发生变化。

“我们的研究推进了对脊椎动物着色遗传学的认识，特别是虹彩细胞的发展，这些细胞还没有像其他颜色途径那样被研究得那么多，”麦吉尔大学生物学系的博士生AlanGarcia-Elfring补充道。

“它还强调了与球蟒育种者等非学术社区合作的潜在好处，以加速基础科学的发现。在这一点上，我们的工作是弄清楚在圈养中看到的所有这些变异背后的其他突变，以及这些突变如何相互作用。对于研究人员和爬行动物爱好者来说，这是一个激动人心的时刻。