德牧色素怎么?
首先,这个题目是个伪命题,因为德牧是否有色素和能否有色素是两回事。 从遗传学的角度来解读这个问题就简单了,黑色素是一种遗传型色素(即由基因决定的色素),而警犬选择的颜色主要是由色素产生的颜色变异,即由色素的含量或者浓度的变化而产生的表型出现差异。所以本题的正确表述应该是:如何培育出黑色的德牧。
一. 黑色素与有色蛋白 关于黑素(melanin)的生物合成过程至今已经研究了数十年,但其详细的分子机制仍然没有被完全阐明。黑素是由酪氨酸经多步氧化磷酸化作用生成,中间需要经过多个酶的作用。这些酶可分为两类:黑素形成过程中的限速酶,包括酪氨酸羟化酶(TYR)、多巴脱羧酶(DLK)和乙酰辅酶A羧化酶(ACC);以及影响黑素在细胞内分布的转运体。目前对于这两类酶的结构和功能的研究较为清楚[1-3]。
黑素是一个大分子量(140kDa)的聚合物,由多种氨基酸组成,其中脯氨酸和苯丙氨酸的含量较高;还包括5个酮基(两个甲硫醚基团及三个苯甲胺基团)和一个游离氨基。不同的氨基酸及其所属的亚基对黑素颜色的影响不同:亮氨酸和异亮氨酸通过产生黄色调而影响黑素的色泽,缬氨酸的影响则不明显。色氨酸残基可能通过影响黑素的凝集从而改变其着色强度[4]。 而作为有色蛋白(color proteins)是指能吸收电磁波,并且其产物能够抑制黑素生成的一类物质。这类蛋白质主要包括肌红蛋白(myoglobulin)、血红蛋白(hemoglobulin)、细胞色素c(Cyt c)等,它们通过偶联金属蛋白酶抑制黑素的生物合成[5]。 有色蛋白的存在使血液和肌肉呈现红色,皮肤呈现白色或者淡蓝色。在动物刚出生的时候,由于黑色细胞中缺乏这些有色蛋白,因此皮肤呈奶油色或蜡质色,随着棕色细胞逐渐生成并占据主导地位,皮肤颜色才开始变深。
二. 黑色素与有色蛋白的关系 虽然黑色素和有色蛋白都参与动物的色素性,但是二者关系并不密切。在皮肤中,黑色素和有色蛋白通常不共存于同一个细胞里面。如果将含有黑素的角质形成细胞用碱性溶液处理之后,细胞内的有色蛋白可以释放出来并被染色剂染色,这说明黑素和有色蛋白是分离的,并不相互干扰[6]。
也有证据表明,黑素是通过一条独立的生化途径合成,与有色蛋白没有同源性[7]。虽然如此,由于二者的代谢均受到甲状腺激素的调控,且都有苯丙胺基为共有的母核结构,所以可能存在相互作用的可能。 三. 遗传因素 对人类研究表明,黑素和有色蛋白的遗传均由常染色体控制,存在或多或少的遗传变异类型。有研究分析了美国黑人、白人以及亚洲人三种人群的皮肤色调,发现黑素及有色蛋白的浓度都具有明显的种族差异性,并且这种差异可能与遗传相关[8]。 在小鼠的研究中发现,黑色皮突(BB)和小鼠毛发的颜色由同一对基因决定,分别具有Ibs和Ibr的表达片段。当这两个片段联合阻断时,小鼠变为白色;若只阻断Ibr表达片段,小鼠变为灰色;若仅阻断Ibs表达片段,小鼠则为浅褐色[9]。
四.环境因素 对人类的研究表明,长期日晒可以使皮肤变黑;反之,处于日光不足的环境则可以保持皮肤的白色。吸烟、喝浓茶、食用芹菜等都可能增加皮肤中黑素的含量。 小鼠实验也发现,紫外线照射可以引起酪氨酸激酶活性升高,从而启动酪氨酸酶的级联反应,最终促进黑素的生成。咖啡因可以促进酪氨酸激酶的活性,并有间接刺激黑色素细胞的作用,从而增加皮肤中的黑素含量 [10]。