为什么有些大熊猫不是黑白的？中国科学家揭开“大熊猫彩照”之谜

▎药明康德内容团队编辑

在网上搜索“大熊猫七仔”，你会收获许多可爱的照片和视频，并且一眼就记住它。因为这只15岁的大熊猫非常有特点：它的毛色不是经典的黑白配，而是棕白相间，像是一只褪色的大熊猫，也有人管它叫巧克力色大熊猫。

▲大熊猫七仔拥有罕见的棕色毛发（图片来源：参考资料[1]）

“网红”七仔是目前全世界唯一圈养的棕色大熊猫，来自陕西秦岭。自从1985年人们在陕西秦岭发现了第一只野生棕色大熊猫——丹丹，40年里有记录的棕色大熊猫不超过10只，都来自秦岭。不少人笑称，棕色大熊猫的存在，让大熊猫拍一张彩照的心愿终于可以实现了。

多年来，为什么秦岭大熊猫会出现这种罕见的毛色，一直令人好奇和不解，学界也存在多种假设。

最近，一支中国研究团队以“大熊猫拍彩照”为题在学术期刊PNAS上发表了一篇论文。科学家们通过基因组测序和数据分析，结合野外生态数据、基因敲除小鼠模型等，终于找到答案，确定了大熊猫特殊毛色的遗传基础。中国科学院动物学研究所魏辅文院士、胡义波研究员为论文共同通讯作者。

研究团队基于新组装的大熊猫基因组序列总共对35只大熊猫的基因组进行了重新测序。这些大熊猫涵盖了3个家庭，包括了七仔的一家三口（七仔和它的父母，七仔和它的配偶以及孩子），丹丹的一家三口（它和配偶、孩子）。

▲研究对3个大熊猫家庭进行了基因组测序（图片来源：参考资料[1]）

基因组测序的结果显示，七仔和丹丹特殊的棕色毛发最有可能是因为它们的基因Bace2比别的大熊猫少了一小段。Bace2是一种与色素沉着有关的基因，编码淀粉样蛋白前体蛋白裂解酶。在两只棕色大熊猫体内，该基因的两个拷贝都在第一个外显子中缺失了一个短短25对碱基的片段，成为所谓的突变纯合子。

论文共同通讯作者胡义波研究员在接受《自然》采访时解释说，外显子中缺少25对碱基，基本上意味着该蛋白质的编码序列被破坏，也就是Bace2编码的蛋白失去正常功能。

对其他192只圈养大熊猫的进一步基因检测显示，黑白色大熊猫中没有一只是Bace2突变纯合子。

为了验证这一基因对毛色的影响，研究人员用基因编辑工具CRISPR-Cas9改造了实验室小鼠的Bace2基因，发现敲除这个基因也会让小鼠“褪色”。

而且，和棕色大熊猫一样，Bace2基因的改变也会让小鼠毛发的黑素体（melanosome）变少、变小，也就可以解释为什么它们的毛发没有那么黑了。

至于为什么缺失了25对碱基的Bace2基因会导致大熊猫黑素体变少、变小，研究人员还将继续追寻答案。

参考资料：

[1] Taking a color photo: A homozygous 25-bp deletion in Bace2 may cause brown-and-white coat color in giant pandas.

[2] Genetics solves mystery of rare brown pandas after 40 years. Retrieved Mar. 5, 2024 from https://www.nature.com/articles/d41586-024-00614-7