นักวิทยาศาสตร์เผยยีนที่ทำให้แมวมีสีส้ม

การ์ฟิลด์ ดาราจากการ์ตูนชื่อดังที่สร้างโดยจิม เดวิส ในปี 1978 มีตัวสีส้มเหมือนกับแมวหลายตัวที่เดินเตร่ในบ้านของเรา เขามีสีส้มแบบเดียวกับที่บางคนผมแดง ม้าบางตัวสีน้ำตาล หรือบางคนเป็นผู้ตั้งถิ่นฐานชาวไอริช แต่มีความแตกต่างที่สำคัญอย่างหนึ่ง

สำหรับสัตว์อื่นๆ ทั้งหมด รวมถึงมนุษย์ผมแดง เรารู้ว่าอะไรทำให้เกิดสีที่มีลักษณะเฉพาะนี้ แต่น่าประหลาดใจที่เราไม่รู้ว่าอะไรเป็นสาเหตุใน— และแมวโดยทั่วไป — จนถึงขณะนี้

เพิ่งมีการตีพิมพ์เอกสารสองฉบับบน bioRxiv ซึ่งเป็นหนึ่งในคลังบทความที่ยังไม่ได้ตรวจสอบก่อนตีพิมพ์ซึ่งได้รับความนิยมมากที่สุด ซึ่งอธิบายเกี่ยวกับข้างหลังแมวสีส้ม หนึ่งมาจากห้องทดลองของเกร็ก บาร์ชที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด รัฐแคลิฟอร์เนีย อีกอันมาจากห้องทดลองของฮิโรยูกิ ซาซากิที่มหาวิทยาลัยคิวชู ประเทศญี่ปุ่น

ยูเมลานินและฟีโอเมลานิน: เม็ดสีของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทั้งสองชนิด

สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีเพียงสองเม็ดสีเท่านั้นซึ่งเป็นเมลานินสองสี ได้แก่ ยูเมลานิน (สีน้ำตาลเข้ม สีดำ) และฟีโอเมลานิน (สีเหลือง สีแดง หรือสีส้ม) คนผมแดงผลิตเพียงฟีโอเมลานินเท่านั้น ในขณะที่คนผิวคล้ำจะสะสมยูเมลานินเป็นหลัก สีผิวและสีผมอื่นๆ ทั้งหมดอยู่ระหว่างนั้น เนื่องจากมียีนมากถึง 700 ยีนที่ควบคุมการสร้างเม็ดสีในสัตว์

ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ม้า สัตว์ฟันแทะ สุนัข วัว และสัตว์อื่นๆ อีกมากมาย การผลิตเมลานินและการตัดสินใจในการผลิตยูเมลานินหรือฟีโอเมลานินนั้นอยู่ในมือของโปรตีนเมมเบรนที่เรียกว่า MC1R สิ่งนี้จะควบคุมเซลล์ผิวที่เรียกว่าเมลาโนไซต์ที่ปล่อยเมลานิน หากมีการปล่อยฮอร์โมนกระตุ้นการสร้างเม็ดสีเมลาโนไซต์ (alpha-MSH) เซลล์เมลาโนไซต์จะเริ่มผลิตยูเมลานิน หากมีศัตรูเข้ามามีบทบาท เช่น โปรตีนที่ส่งสัญญาณอะกูติหรือเบต้า-ดีเฟนซินในสุนัข การผลิตยูเมลานินสีเข้มจะหยุดลง และเมลาโนไซต์จะผลิตฟีโอเมลานินสีส้มแทน

อย่างไรก็ตาม แมวก็เป็นอีกเรื่องหนึ่งโดยสิ้นเชิง ใครก็ตามที่เลี้ยงแมวไว้รอบๆ บ้านจะรู้ดีว่าพวกมันเป็นสัตว์ที่แปลกประหลาด พิเศษมากในทุกด้าน และสิ่งนี้ขยายไปสู่ผิวคล้ำด้วย

ที่เกี่ยวข้อง:

รับการค้นพบที่น่าสนใจที่สุดในโลกส่งตรงถึงกล่องจดหมายของคุณ

ในแมว การผลิตยูเมลานินหรือฟีโอเมลานินไม่ได้ถูกควบคุมโดยตัวรับ MC1R แต่มันอยู่ในมือของที (ซึ่งจนถึงขณะนี้ไม่ทราบยีน) ที่เรียกว่า "สีส้ม" สถานทีคือตำแหน่งทางกายภาพในจีโนมซึ่งทราบถึงผลกระทบ (เช่น เปลือกสีดำหรือสีส้ม) แต่ไม่ใช่รายละเอียดของจีโนมที่แน่นอนลำดับของมัน หรือยีนของมันด้วย

ด้วยเหตุผลนี้ เรามักจะระบุสถานที่นั้นก่อน จากนั้นเมื่อเวลาผ่านไป เราจะค้นพบและอธิบายยีนที่เกี่ยวข้องโดยละเอียด โลคัสสีส้มในแมวมีสองเวอร์ชัน: เวอร์ชัน 'O' ที่รองรับการผลิตฟีโอเมลานิน (สีส้ม) และเวอร์ชัน 'o' ที่มีหน้าที่ในการผลิตยูเมลานิน (สีดำ)

รายละเอียดประการหนึ่งที่ควรทราบก็คือตำแหน่งสีส้มอยู่บน X- แมวตัวเมียคือ XX และแมวตัวผู้คือ XY เช่นเดียวกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ และเช่นเดียวกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมตัวเมีย เซลล์ทั้งหมดตลอดการพัฒนาจะสุ่มปิดการใช้งานหนึ่งในสองสำเนาของโครโมโซม X แมวตัวเมีย Oo ซึ่งมีตัวแปร O บนโครโมโซม X ตัวหนึ่งและตัวแปร o บนโครโมโซมอีกตัวหนึ่ง จะสร้างพื้นที่ในร่างกายของพวกมันที่เป็นสีส้ม (ในบริเวณที่พวกมันปิดใช้งานอัลลีล 'o') และส่วนอื่น ๆ ที่เป็นสีดำ (เมื่อปิดใช้งาน อัลลีล 'O')

ซึ่งหมายความว่าเมื่อเราเห็นแมวสองสี (ดำ/ส้ม) หรือสามสี (ดำ/ส้ม/ขาว) หรือแมวรุ่นที่เจือจางกว่านั้น เรารู้ว่าแมวต้องเป็นตัวเมีย และรูปแบบเม็ดสีของมันจะมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวโดยสิ้นเชิง

แมวตัวผู้มีทั้งสีส้มหรือสีดำ (มีโครโมโซม X เพียงอันเดียว) แต่ไม่สามารถมีสีสองสีหรือสามสีได้ เว้นแต่ว่าแมวจะมีการเปลี่ยนแปลงโครโมโซมเทียบเท่ากับกลุ่มอาการไคลน์เฟลเตอร์ในมนุษย์ (โดยที่ผู้ชายเกิดมาพร้อมกับโครโมโซม X พิเศษ)

แมวคาลิโก้

ผู้หญิงจึงสามารถมีลวดลายโมเสกที่เป็นเอกลักษณ์ซึ่งคนรักแมวชื่นชอบ เมื่อเกิดขึ้นพร้อมกับการกลายพันธุ์อื่นที่ส่งผลต่อการแพร่กระจายและการแยกตัวของเมลาโนไซต์ (ทำให้เกิดปื้นสีขาวโดยไม่มีเม็ดสี) สิ่งนี้จะสร้างแมวสามสีหรือที่เรียกกันทั่วไปว่าผ้าดิบ

ผ้าดิบแต่ละตัวมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว เนื่องจากการหยุดการทำงานของโครโมโซม X ตัวใดตัวหนึ่งในแต่ละเซลล์เม็ดสีจะเกิดขึ้นแบบสุ่มในระหว่างการพัฒนา ยิ่งการปิดใช้งานนี้เกิดขึ้นเร็วในระหว่างการพัฒนา จุดผลลัพธ์ก็จะยิ่งมีขนาดใหญ่ขึ้น ยิ่งเกิดขึ้นภายหลัง จุดก็จะยิ่งเล็กลง

ยีนขนสีส้มของแมว

จนถึงขณะนี้เราไม่ทราบว่ายีนใดที่ซ่อนอยู่หลังโลคัสสีส้มในแมวบาร์และซาซากิงานล่าสุดของระบุว่าไม่ใช่ความคล้ายคลึงกันของแมวของ MC1R แต่เป็นยีนอื่น: ยีน Arhgap36 แมวตัวผู้ที่มีขนสีส้ม รวมถึงจุดสีส้มของแมวผ้าดิบ มีการกลายพันธุ์ในยีนนี้ซึ่งจะขัดขวางการผลิตยูเมลานินและทำให้เกิดการผลิตฟีโอเมลานิน

การศึกษาทั้งสองนี้เป็นตัวอย่างที่ยอดเยี่ยมของการวิจัยที่ดี เป็นพื้นฐาน และมั่นคง ซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพียงเพื่อสนองความอยากรู้อยากเห็นทางวิทยาศาสตร์โดยไม่ต้องรู้ถึงการประยุกต์ใช้ในทันที และเพื่อทำความเข้าใจว่าทำไมแมวแสนซนการ์ฟิลด์ตัวนั้นถึงมีสีส้ม

บทความแก้ไขนี้เผยแพร่ซ้ำจากการสนทนาภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่านบทความต้นฉบับ-