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動(dòng)物科普：白色大熊貓--雖然沒了黑眼圈彩色照片依然是個(gè)夢(mèng)
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出品：科普中國(guó)
制作：夏至（關(guān)西科健產(chǎn)業(yè)研究院）
監(jiān)制：中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心
就在上周六（2019年5月25日），四川臥龍國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局對(duì)外發(fā)布全球首張白色大熊貓照片。
白色大熊貓（圖片來(lái)源：公有領(lǐng)域）
請(qǐng)注意，這只白色大熊貓可不是熊貓和白熊（北極熊）的愛情結(jié)晶。據(jù)北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院李晟研究員分析，它是“中招”了從蟲子到人類都沒能逃過(guò)的“白化病”。
做出這個(gè)判斷，主要是因?yàn)樵谶@張模糊的照片中，可以看見它的眼睛好像是紅色的。但其實(shí)，我們還是無(wú)法排除它的變白只是由普通的毛色基因突變引起的可能，而真相可能要等基因檢測(cè)（如果會(huì)有的話）之后才能大白于天下。
白化病和紅眼睛
這里說(shuō)的白化?。╝lbinism）是由于基因變異，動(dòng)物體內(nèi)的酪氨酸酶缺乏或功能減退使得細(xì)胞中的酪氨酸無(wú)法被轉(zhuǎn)化成黑色素，導(dǎo)致動(dòng)物全身呈白色或者粉紅色的現(xiàn)象。
記不記得曾經(jīng)有這樣一個(gè)說(shuō)法：如果一只小白兔的眼睛是紅色的，那它肯定渾身上下沒有一根雜毛。其實(shí)這樣的小白兔就是白化現(xiàn)象，它沒有雜毛的原因也是因?yàn)樗緹o(wú)法合成黑色素。
紅眼睛的白化病小白兔和黑眼睛的非白化病小白兔（圖片來(lái)源：visualhunt）
除了小白兔之外，還有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的代表——小白鼠，以及白化刺猬袋鼠海豚等等，它們的眼睛都是紅色的，這意味著這些小動(dòng)物變白的原因都是沒辦法合成黑色素，而虹膜則呈現(xiàn)了血管的顏色。
這也給我們提供了一種判斷一只白色動(dòng)物是否得了白化病的依據(jù)：如果一個(gè)動(dòng)物不僅毛色變白，其他該有色素的地方比如眼睛皮膚等等也失去了原有的顏色，那么這只動(dòng)物一定是患上了白化病。
一只紅眼睛的白化松鼠（圖片來(lái)源：visualhunt）
除了白化病，還有讓動(dòng)物變白色的原因嗎？
除了白化病，還有另外一種原因會(huì)造成動(dòng)物毛色變淡甚至變白，那就是動(dòng)物的毛色基因發(fā)生了突變。
這些動(dòng)物體內(nèi)原本負(fù)責(zé)合成毛發(fā)中色素的基因突變后，不能制造相應(yīng)的色素，失去了色素的毛發(fā)也就自然地變淡變白。
那么為何很多毛色基因突變的動(dòng)物會(huì)統(tǒng)一變成白色，而不是其他顏色呢？
實(shí)際上動(dòng)物體內(nèi)并沒有白色色素這一種東西，白色的形成是因?yàn)闆]有其他顏色的色素，因而展現(xiàn)出白色。
上面提到白化病的動(dòng)物也是因?yàn)闊o(wú)法合成黑色素而呈現(xiàn)白色。普通非白化病的白色動(dòng)物，例如白虎，就是因?yàn)橐粋€(gè)影響毛發(fā)和皮膚中黃色、紅色色素合成的基因發(fā)生了突變，導(dǎo)致其應(yīng)該呈現(xiàn)棕黃色的部位呈現(xiàn)白色，但是黑色的條紋并沒有受到影響。
白虎是有黑色素的（圖片來(lái)源：visualhunt）
為什么自然界中白色動(dòng)物比較少？
白色動(dòng)物的珍奇源于他們的稀有。既然這種由于基因突變而導(dǎo)致的白化可以遺傳，為什么自然界的白化動(dòng)物如此少見？
白色動(dòng)物罕見的原因之一：出現(xiàn)的難度大——只有兩條等位基因全部突變才會(huì)白化。
導(dǎo)致白化病的突變基因?yàn)殡[性基因，在成對(duì)的染色體中，只要一對(duì)等位基因中有一個(gè)正?；蚓筒粫?huì)發(fā)病，只有等位基因中的兩條全部為突變基因才會(huì)發(fā)病。這也是白化病比較少見但是隨家族遺傳的原因。
白化企鵝和它的正常同類們（圖片來(lái)源：公有領(lǐng)域）
白色動(dòng)物罕見的原因之二：從生存角度來(lái)說(shuō)，黑色素很有用！
我們合成黑色素并不是只為了改變顏色而已。在烈日中曬上幾個(gè)小時(shí)，皮膚一定會(huì)變黑；皮膚要合成黑色素，并不是為了跟我們過(guò)不去，而是它需要黑色素來(lái)抵抗紫外線的傷害。
2014年，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，皮膚細(xì)胞中的黑色素可以吸收紫外線，并發(fā)射質(zhì)子，迅速將有害的紫外線轉(zhuǎn)化為熱能，從而保護(hù)細(xì)胞中的DNA等等不受紫外線傷害。在同樣的光照下，缺乏黑色素的白皮膚人群患皮膚癌的幾率比黑皮膚人群高出70倍。
而且，白化病人因?yàn)檠劬σ踩狈谏兀瑹o(wú)法吸收射入眼睛的光線，會(huì)出現(xiàn)畏光的癥狀；他們的皮膚也非常容易被曬傷。
除了容易被光照傷害之外，黑色素的缺乏并不會(huì)給個(gè)體的生長(zhǎng)發(fā)育造成更加嚴(yán)重的影響，這也是文章開頭提到的白化的大熊貓得以長(zhǎng)大成熊的原因。
白色動(dòng)物罕見的原因之三：這是自然選擇。
在自然界中鮮有白色的區(qū)域，而彩色的外表就成了動(dòng)物們?nèi)谌胱匀画h(huán)境的偽裝。
在棕色的樹干上，一只白色的蛾子肯定會(huì)比棕色的蛾子更加容易被鳥發(fā)現(xiàn)，于是它們也就失去了將自己的白色基因遺傳下去的機(jī)會(huì)。那些并非因?yàn)榘谆?、只是毛色基因突變而產(chǎn)生的白色動(dòng)物，比如白虎、白獅等等，也同樣是因?yàn)檫@個(gè)原因在自然界中極其罕見。
人類為了觀賞的需要，使偶然產(chǎn)生的白色動(dòng)物近親繁殖，從而得到較多的白色動(dòng)物。例如白虎，現(xiàn)在世界上存在的所有白虎都是最初的一只白虎的后代。
不過(guò)也有例外，那就是北極冰原上生活的北極熊、北極狐等等動(dòng)物，因?yàn)樾枰谌氚咨沫h(huán)境，所以他們通體白色，而北極熊毛發(fā)覆蓋下的皮膚其實(shí)是黑色的。
白熊的皮膚其實(shí)是黑色的（visualhunt）
白化病為什么無(wú)法被治愈？
不少網(wǎng)友看了白色大熊貓的照片，表示擔(dān)心它將來(lái)找對(duì)象會(huì)比較困難。雖然有一些魚類和鳥類確實(shí)是隸屬外貌協(xié)會(huì)，我們還真的不知道大熊貓會(huì)不會(huì)也有歧視白化個(gè)體的情況。
不過(guò)無(wú)論如何，白化病都是無(wú)法治療的，因?yàn)槲覀儫o(wú)法一次修正所有皮膚細(xì)胞中缺陷的酪氨酸酶基因。
說(shuō)到酪氨酸酶缺乏引起的白化，其實(shí)不止遺傳性的基因突變導(dǎo)致白化病這一種情況。
如果我們身體的免疫系統(tǒng)不受控制地“暴走”，錯(cuò)把正常的酪氨酸酶當(dāng)做外來(lái)病原體進(jìn)行攻擊的話，我們的皮膚就會(huì)因?yàn)榫植咳鄙倮野彼崦笍亩儼?，發(fā)展成被稱為“白癜風(fēng)”的疾病。與白化病的無(wú)法治療不同，白癜風(fēng)是可以通過(guò)藥物治療緩解癥狀甚至痊愈的。只要用藥物抑制暴走的免疫系統(tǒng)，使其停止攻擊酪氨酸酶，白癜風(fēng)患者體內(nèi)的正常酪氨酸酶基因就可以重新合成酪氨酸酶，從而使得白斑消失。
然而本身缺乏酪氨酸酶基因的白化病患者，就只能通過(guò)遮擋陽(yáng)光來(lái)防止傷害了。
參考資料:
1. http://news.sina.com.cn/c/2019-05-25/doc-ihvhiqay1366837.shtml
2. Alice Corani, etc. Superior Photoprotective Motifs and Mechanisms in Eumelanins Uncovered. Journal of the American Chemical Society, 2014; 136 (33): 11626 DOI: 10.1021/ja501499q
3. Brenner M, Hearing VJ. The protective role of melanin against UV damage in human skin. Photochem Photobiol. 2008;84(3):539–549. doi:10.1111/j.1751-1097.2007.00226.x
4.?http://www.3news.cn/2016/0213/102032.html
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就在上周六（2019年5月25日），四川臥龍國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局對(duì)外發(fā)布全球首張白色大熊貓照片。
白色大熊貓（圖片來(lái)源：公有領(lǐng)域）
請(qǐng)注意，這只白色大熊貓可不是熊貓和白熊（北極熊）的愛情結(jié)晶。據(jù)北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院李晟研究員分析，它是“中招”了從蟲子到人類都沒能逃過(guò)的“白化病”。
做出這個(gè)判斷，主要是因?yàn)樵谶@張模糊的照片中，可以看見它的眼睛好像是紅色的。但其實(shí)，我們還是無(wú)法排除它的變白只是由普通的毛色基因突變引起的可能，而真相可能要等基因檢測(cè)（如果會(huì)有的話）之后才能大白于天下。
白化病和紅眼睛
這里說(shuō)的白化?。╝lbinism）是由于基因變異，動(dòng)物體內(nèi)的酪氨酸酶缺乏或功能減退使得細(xì)胞中的酪氨酸無(wú)法被轉(zhuǎn)化成黑色素，導(dǎo)致動(dòng)物全身呈白色或者粉紅色的現(xiàn)象。
記不記得曾經(jīng)有這樣一個(gè)說(shuō)法：如果一只小白兔的眼睛是紅色的，那它肯定渾身上下沒有一根雜毛。其實(shí)這樣的小白兔就是白化現(xiàn)象，它沒有雜毛的原因也是因?yàn)樗緹o(wú)法合成黑色素。
紅眼睛的白化病小白兔和黑眼睛的非白化病小白兔（圖片來(lái)源：visualhunt）
除了小白兔之外，還有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的代表——小白鼠，以及白化刺猬袋鼠海豚等等，它們的眼睛都是紅色的，這意味著這些小動(dòng)物變白的原因都是沒辦法合成黑色素，而虹膜則呈現(xiàn)了血管的顏色。
這也給我們提供了一種判斷一只白色動(dòng)物是否得了白化病的依據(jù)：如果一個(gè)動(dòng)物不僅毛色變白，其他該有色素的地方比如眼睛皮膚等等也失去了原有的顏色，那么這只動(dòng)物一定是患上了白化病。
一只紅眼睛的白化松鼠（圖片來(lái)源：visualhunt）
除了白化病，還有讓動(dòng)物變白色的原因嗎？
除了白化病，還有另外一種原因會(huì)造成動(dòng)物毛色變淡甚至變白，那就是動(dòng)物的毛色基因發(fā)生了突變。
這些動(dòng)物體內(nèi)原本負(fù)責(zé)合成毛發(fā)中色素的基因突變后，不能制造相應(yīng)的色素，失去了色素的毛發(fā)也就自然地變淡變白。
那么為何很多毛色基因突變的動(dòng)物會(huì)統(tǒng)一變成白色，而不是其他顏色呢？
實(shí)際上動(dòng)物體內(nèi)并沒有白色色素這一種東西，白色的形成是因?yàn)闆]有其他顏色的色素，因而展現(xiàn)出白色。
上面提到白化病的動(dòng)物也是因?yàn)闊o(wú)法合成黑色素而呈現(xiàn)白色。普通非白化病的白色動(dòng)物，例如白虎，就是因?yàn)橐粋€(gè)影響毛發(fā)和皮膚中黃色、紅色色素合成的基因發(fā)生了突變，導(dǎo)致其應(yīng)該呈現(xiàn)棕黃色的部位呈現(xiàn)白色，但是黑色的條紋并沒有受到影響。
白虎是有黑色素的（圖片來(lái)源：visualhunt）
為什么自然界中白色動(dòng)物比較少？
白色動(dòng)物的珍奇源于他們的稀有。既然這種由于基因突變而導(dǎo)致的白化可以遺傳，為什么自然界的白化動(dòng)物如此少見？
白色動(dòng)物罕見的原因之一：出現(xiàn)的難度大——只有兩條等位基因全部突變才會(huì)白化。
導(dǎo)致白化病的突變基因?yàn)殡[性基因，在成對(duì)的染色體中，只要一對(duì)等位基因中有一個(gè)正?；蚓筒粫?huì)發(fā)病，只有等位基因中的兩條全部為突變基因才會(huì)發(fā)病。這也是白化病比較少見但是隨家族遺傳的原因。
白化企鵝和它的正常同類們（圖片來(lái)源：公有領(lǐng)域）
白色動(dòng)物罕見的原因之二：從生存角度來(lái)說(shuō)，黑色素很有用！
我們合成黑色素并不是只為了改變顏色而已。在烈日中曬上幾個(gè)小時(shí)，皮膚一定會(huì)變黑；皮膚要合成黑色素，并不是為了跟我們過(guò)不去，而是它需要黑色素來(lái)抵抗紫外線的傷害。
2014年，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，皮膚細(xì)胞中的黑色素可以吸收紫外線，并發(fā)射質(zhì)子，迅速將有害的紫外線轉(zhuǎn)化為熱能，從而保護(hù)細(xì)胞中的DNA等等不受紫外線傷害。在同樣的光照下，缺乏黑色素的白皮膚人群患皮膚癌的幾率比黑皮膚人群高出70倍。
而且，白化病人因?yàn)檠劬σ踩狈谏兀瑹o(wú)法吸收射入眼睛的光線，會(huì)出現(xiàn)畏光的癥狀；他們的皮膚也非常容易被曬傷。
除了容易被光照傷害之外，黑色素的缺乏并不會(huì)給個(gè)體的生長(zhǎng)發(fā)育造成更加嚴(yán)重的影響，這也是文章開頭提到的白化的大熊貓得以長(zhǎng)大成熊的原因。
白色動(dòng)物罕見的原因之三：這是自然選擇。
在自然界中鮮有白色的區(qū)域，而彩色的外表就成了動(dòng)物們?nèi)谌胱匀画h(huán)境的偽裝。
在棕色的樹干上，一只白色的蛾子肯定會(huì)比棕色的蛾子更加容易被鳥發(fā)現(xiàn)，于是它們也就失去了將自己的白色基因遺傳下去的機(jī)會(huì)。那些并非因?yàn)榘谆?、只是毛色基因突變而產(chǎn)生的白色動(dòng)物，比如白虎、白獅等等，也同樣是因?yàn)檫@個(gè)原因在自然界中極其罕見。
人類為了觀賞的需要，使偶然產(chǎn)生的白色動(dòng)物近親繁殖，從而得到較多的白色動(dòng)物。例如白虎，現(xiàn)在世界上存在的所有白虎都是最初的一只白虎的后代。
不過(guò)也有例外，那就是北極冰原上生活的北極熊、北極狐等等動(dòng)物，因?yàn)樾枰谌氚咨沫h(huán)境，所以他們通體白色，而北極熊毛發(fā)覆蓋下的皮膚其實(shí)是黑色的。
白熊的皮膚其實(shí)是黑色的（visualhunt）
白化病為什么無(wú)法被治愈？
不少網(wǎng)友看了白色大熊貓的照片，表示擔(dān)心它將來(lái)找對(duì)象會(huì)比較困難。雖然有一些魚類和鳥類確實(shí)是隸屬外貌協(xié)會(huì)，我們還真的不知道大熊貓會(huì)不會(huì)也有歧視白化個(gè)體的情況。
不過(guò)無(wú)論如何，白化病都是無(wú)法治療的，因?yàn)槲覀儫o(wú)法一次修正所有皮膚細(xì)胞中缺陷的酪氨酸酶基因。
說(shuō)到酪氨酸酶缺乏引起的白化，其實(shí)不止遺傳性的基因突變導(dǎo)致白化病這一種情況。
如果我們身體的免疫系統(tǒng)不受控制地“暴走”，錯(cuò)把正常的酪氨酸酶當(dāng)做外來(lái)病原體進(jìn)行攻擊的話，我們的皮膚就會(huì)因?yàn)榫植咳鄙倮野彼崦笍亩儼?，發(fā)展成被稱為“白癜風(fēng)”的疾病。與白化病的無(wú)法治療不同，白癜風(fēng)是可以通過(guò)藥物治療緩解癥狀甚至痊愈的。只要用藥物抑制暴走的免疫系統(tǒng)，使其停止攻擊酪氨酸酶，白癜風(fēng)患者體內(nèi)的正常酪氨酸酶基因就可以重新合成酪氨酸酶，從而使得白斑消失。
然而本身缺乏酪氨酸酶基因的白化病患者，就只能通過(guò)遮擋陽(yáng)光來(lái)防止傷害了。
參考資料:
1. http://news.sina.com.cn/c/2019-05-25/doc-ihvhiqay1366837.shtml
2. Alice Corani, etc. Superior Photoprotective Motifs and Mechanisms in Eumelanins Uncovered. Journal of the American Chemical Society, 2014; 136 (33): 11626 DOI: 10.1021/ja501499q
3. Brenner M, Hearing VJ. The protective role of melanin against UV damage in human skin. Photochem Photobiol. 2008;84(3):539–549. doi:10.1111/j.1751-1097.2007.00226.x
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