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绿瘦蛇 |
□苗苗 自然界中，动物们的体色、花纹五花八门，常常让我们看得叫绝。这种体色多态性广泛存在于昆虫、鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类等几乎所有动物类群。但它们是怎样形成的呢？难道真有所谓的“上帝之手”？ 近日，中国科学院成都生物研究所李家堂研究团队结合透射电镜、组学测序和功能实验等技术手段，探讨了体色多态性蛇类——绿瘦蛇的体色差异的分子机制，揭示了动物体色是基因的关键突变所致的秘密。 同一物种却体色多变 爬行动物的颜色或斑纹主要由发育自神经嵴细胞的3种色素细胞，即黑色素细胞、黄色素细胞和虹彩细胞形成，这些色素细胞的排列和相互作用最终产生了不同的色彩。而蛇类是体色最为丰富的爬行动物之一，其体色多态性在不同物种间或同一物种内均有出现，为研究体色多态性的演化提供了良好模型。 绿瘦蛇是我国南方较为典型的树栖体色多态性蛇类，是一种轻微性毒蛇。它具有细长优美的体型，最长能达两米。成蛇的不同个体体色有多种，常见是绿色，也有灰、白、黄、淡蓝色、浅褐色、荧光绿色等，有的身体两侧还有两行浅色的白线。这些丰富色彩的形成机制备受关注。 虹彩细胞出现的形态差异 科研团队最终以野外常见的绿瘦蛇的绿色和黄色两种个体为研究对象，发现这两种体色的绿瘦蛇在皮肤色素细胞，尤其是虹彩细胞的排列和形态上存在明显差异。其中黄色个体的皮肤中含有更为无序和相对较厚的虹彩细胞嘌呤晶体；皮肤组织的非靶向代谢组也显示了相同线索。这似乎表示，虹彩细胞的形态差异是绿瘦蛇不同体色的差异基础。 研究进一步测序并组装了绿瘦蛇高质量的染色体水平基因组，并对不同体色的蛇重新测序。人们发现，一种名为SMARCE1的基因的进化保守区域存在关键性突变，而且可能会影响蛋白结合功能，并导致色素细胞发育出现显著差异。 研究利用斑马鱼胚胎模型进行了基因敲降试验，发现胚胎虹彩细胞发育的确因此产生了明显异常，基因表达也受到影响，从而影响到体色最终出现差异。因此，同一物种体色多变并不是某种变异，只是不同个体的基因表达出现不同的结果。 研究人员认为，研究绿瘦蛇的体色多变的原因，其意义在于可以通过解析其体色形成机制，找到更多关于爬行动物乃至脊椎动物的体色研究的数据和线索。此外，本次的研究还丰富了“结构色”的相关资料——虹彩细胞就属于结构色的主要组分，它本身并不呈现颜色，是靠反射不同波长的光线来形成颜色和花纹的。所以，这个研究未来还具有一定仿生学上的意义，比如在研制仿生迷彩服的布料、花纹时，也可以作为一种参考。
