运气三花猫，真的是“天选之喵”？

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《隐形的遗传密码：

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2023年5月19日--2023年5月26日

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《隐形的遗传密码：

重新认识不可或缺的“无用”DNA》

揭晓时间

2023年5月26日

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在生活中，你有没有听过这样的传闻：在我们眼里丑萌丑萌的三花猫、玳瑁猫是猫中的“绝色大美人”？

图片来自知乎网@老虎倍贝拍摄

很多养猫人士在自己繁殖的过程中，也发现三花猫的毛色是不可控的，无法像橘猫那样保持外观的统一，那些符合大众标榜的“样板三花纹路”竟然是无法固定选育的！由于其多变的花色，容易产生很多“名品”，这也是很多宠物达人追求的“独一无二”。

其实，这个毛色问题背后隐藏了丰富的生物学知识。这类猫在生物学概念里都是X染色体失活的产物。

我们眼里的玳瑁色的或者三花色指的是一种橘黑相间的独特毛色，这两种颜色通常呈块状分布。而决定猫毛颜色的是同一个基因的两种不同形式，分别对应橘色和黑色。猫的每条X染色体不是带着橘毛基因就是带着黑毛基因。

如果携带黑毛基因的X染色体失活，另一条X染色体上的橘毛基因就会被表达，反之亦然。当胚胎细胞的数量超过100个时，猫的每个细胞都要像人类的细胞一样做出随机的选择。同样地，一旦胚胎细胞内的某条X染色体失活，它的子细胞会一直让这条染色体保持关闭的状态。

见下图

图片来自中信出版社·《隐形的遗传密码》

那为什么三花猫的毛色是呈块状分布？

因为其中一些胚胎细胞将分裂和分化为皮毛里的色素细胞，而来源于同一个母细胞的子细胞倾向于扎堆分布，在猫的体表占据成块的区域，这就是三色猫的橘毛和黑毛总是会按块排布的原理。

图片来自B站up主喵呜不停

那科学家是如何发现三花猫的猫色是由缺失的X染色体决定的呢？

这里有个故事。2002年，有科学家漂亮地用克隆一只三色猫的方式展示了X染色体的随机失活现象。

他们从一只成年三色雌猫身上取得细胞样本，然后按部就班地完成了常规的克隆操作（常规，但绝不平常）。

具体的步骤是，他们首先从那只成年雌猫的细胞里取出细胞核，再将其放入已经去掉所有染色体的猫的卵细胞中。这个经过“杂交”的卵细胞被植入代孕的猫妈妈体内，最终，一只可爱又美丽的雌性小猫成功降生。作为那只成年雌猫的克隆，二者的基因完全相同，但是它们看上去一点儿也不像！

图片来自网络

因为，在用上述的手段克隆动物时，卵细胞会一视同仁地把外来的细胞核当成正常精卵结合的产物对待。它要尽可能地扒掉DNA上已有的修饰信息，让后者尽量变回赤裸裸的遗传序列。

当作为母体的那只猫的细胞核被放入另一只猫的卵细胞时，卵细胞会使细胞核内的染色体发生改变，其中就包括移除导致X染色体失活的蛋白质，以及关闭XIST（XIST是X inactive specific transcript的首字母缩写，翻译成中文是X失活中心专属转录物）基因的表达。因此，在胚胎发育的早期，有那么一段很短的时间，细胞的两条X染色体同时处于激活状态。随着细胞继续分裂，在大约分裂出100多个细胞的时期，胚胎中的每个细胞都要再次经历X染色体随机失活的过程，随后，子细胞将会一直保留母细胞中X染色体的失活形式。因此，那只小三色猫才发育出了一身同自己的克隆“母亲”完全不同的花色。

女性的基因优势，多一条X染色体，其实也是多一条保障？

说到关闭XIST基因的表达，其实人类也是同样有这样的情况。众所周知，男性和女性的性别判定是靠染色体来判别的。只看常染色体是无法辨别一个细胞来自女性还是男性的，这时候就轮到剩下的那一对染色体出场了，它们与人的性别对应，被称为性染色体。

女性拥有两条外观相同的大型性染色体，编号为X；男性只有一条X染色体，另有一条很小的性染色体编号为Y。见下图女性和男性的染色体构成（上女下男，注意看最后一组）。

Y染色体虽然不大，但是对人体的影响可不小。在发育过程中，Y染色体是否存在是主导性别的关键因素。与Y染色体不同，X染色体巨大，含有超过1000个基因。这造成了一个潜在的问题：男性只有一条X染色体，相应地也只有一份X染色体上的基因，而女性却有两份。所以理论上来说，女性可以合成两倍于男性的、由X染色体上的基因编码的蛋白质。我们也知道，即使是 50%的基因表达增幅也足以对胚胎的发育造成严重的影响。可是，在男性只需要一条X染色体就能正常发育的前提下，女性居然能承受1000多个基因翻倍表达的后果，这究竟是为什么？

事实上，女性X染色体上的基因表达量并没有翻倍。

因为在女性体内，由X染色体编码的蛋白质的表达量与只有一条X染色体的男性相当，实现这种效果的方式非常巧妙：在每个细胞内，女性都设法将两条X染色体中的一条关闭，这种现象被称为X染色体失活，这就是演化所青睐的生存策略。

X染色体失活完全依赖于以往我们认为“无用”的DNA，这种现象是雌性哺乳动物能够生存的前提，它与细胞的正常功能和个体的健康息息相关。不仅如此，它还会影响许多疾病的表现。

典型的脆性X染色体综合征所导致的重度智力缺陷只会出现在男性患者身上。这是因为致病基因恰好位于X染色体上，而女性拥有两条X染色体，哪怕其中一条携带了致病的变异，另一条（正常的）也能作为替补，产生足够多的正常蛋白质，避免最严重的症状出现。

男性就没有那么幸运了，他们只有一条X染色体和一条Y染色体，Y染色体实在太小，除去与决定性别有关的基因，上面几乎就不剩什么了。所以结果是，脆性X染色体综合征的男性患者没有备用的正常基因，只要仅有的那个基因出了问题，他们就会表现出相应的症状。

有许多遗传病的致病基因都位于X染色体上，上面所说的情况完全适用于这类疾病。与X染色体相关的遗传病对男孩的影响比对女孩的更大，因为前者只有一条X染色体，不像后者拥有双保险。现实中的例子很多，从症状相对较温和的红绿色盲到其他一些严重得多的疾病。

这一切的起因都是XIST，一段长长的“无用”DNA序列。仅仅因为某些关键的因子在细胞的两个XIST基因之间发生了简单的重新分配，整个过程的时间不过短短数小时，发生在远不到人类头发丝粗细百万分之一的空间内，就决定了谁能拿到健康生存的“中奖彩票”，谁只能黯然退场。这样想想，生命还真是不可思议。

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责编/宋文珍  本期编辑/刘敬 刘正信（实习生）