玉米蛇變身活藝術品!科學家破解「花紋基因」之謎
生物
04-27
日內瓦大學團隊最新研究發現,玉米蛇身上令人驚豔的條紋與斑塊花紋,竟是由單一基因CLCN2所控制。有趣的是,這個在哺乳類中掌管大腦功能的基因,在蛇類身上突變後只會改變皮膚顏色,完全不會影響行為表現。
動物界中,皮膚顏色與花紋扮演著偽裝、溝通與體溫調節的重要角色。玉米蛇(Pantherophis guttatus)更是箇中翹楚,不同品系會展現紅、黃、粉紅等鮮豔色澤,背部的斑點可能融合或轉變成條紋。這些令人目眩神迷的圖案,究竟是如何形成的呢?
關鍵就在於「色素細胞」的排列方式。多數玉米蛇有著經典外觀:橘色背景配上黑邊紅斑的背部,搭配黑白棋盤紋的腹部。但某些特殊品系如「碎花型」和「條紋型」,則展現截然不同的風貌。
由Athanasia Tzika和Michel Milinkovitch教授領軍的研究團隊,透過育種實驗與基因定序,驚人地發現這兩種花紋變異都與CLCN2基因有關。這個基因負責編碼細胞膜上的氯離子通道蛋白,在碎花型蛇類中表現量大幅降低,而在條紋型蛇類中則因「跳躍基因」插入而失去功能。
特別值得注意的是,CLCN2基因在人體與老鼠中對神經活動至關重要,若發生突變可能導致腦白質病變等嚴重疾病。但在玉米蛇身上,這個基因突變卻隻影響皮膚花紋,完全不會造成神經或行為異常。
進一步研究顯示,CLCN2基因不僅在成蛇腦部表現,也在胚胎發育期間的色素細胞中活躍。當基因功能受損時,色素細胞無法正常聚整合斑塊,反而會排列成條紋狀。
這項突破性研究已發表於《基因組生物學》期刊,不僅解開玉米蛇花紋之謎,更為動物色彩模式的演化研究開闢新方向。研究團隊下一步將深入探究CLCN2離子通道如何影響色素細胞間的互動,以期解開更多爬蟲類的斑紋密碼。