최근 갈색 자이언트 판다가 발견되었다는 소식이 네티즌들을 다시 한 번 기쁘게 했습니다.
하지만 사실 갈색자이언트판다가 발견된 것은 이번이 처음이 아닙니다. 이전에도 갈색 자이언트 판다를 목격한 사례가 5번 명확하게 기록되었으며 이번이 5번째입니다. 그리고 명확하게 기록되지 않는 경우도 많습니다. 실제로 산시성 포핑에서는 갈색 자이언트 판다뿐만 아니라 눈 주위와 팔다리를 제외하고 몸 전체가 흰색인 흰색 자이언트 판다도 발견됐다. 자이언트 팬더의 색깔이 독특하지 않다는 것을 알 수 있습니다. 그렇다면 자이언트 팬더는 왜 다른 색깔로 나타나는 걸까요? 사실, 과학자들은 그것을 주의 깊게 연구하지 않았습니다. 하지만 저는 이 문제에 대해 먼저 포유류의 털을 대상으로 몇 가지 연구를 할 수 있습니다.
현재 일부 사람들은 세 가지 가능성을 추측하고 있습니다. 하나는 친링 산맥의 지역 수원, 기후, 토양 및 기타 조건이 자이언트 판다의 멜라닌 합성에 영향을 미친다는 것입니다. 하지만 이 경우 이론적으로는 흰색에서 검정색으로 전환되어야 합니다. 그리고 분명히 그렇지 않습니다.
유전적 돌연변이라고 생각하는 사람들도 있습니다. 그러나 야생 자이언트 판다의 개체수는 드물고, 지금까지 갈색 자이언트 판다가 여러 차례 발견됐지만 돌연변이가 발생할 확률은 너무 높다. 그럴 것 같지도 않습니다.
또 다른 말이 있습니다. 이는 특수 열성 유전자의 동형접합성으로 인해 발생할 수 있습니다. 나는 이 가설을 좀 더 발전시켰다.
하나씩 분석해 보겠습니다.
우선, 우리는 머리 색깔이 유전적 특성이라는 것을 알고 있습니다. 포유류에는 다양한 색이 있지만 실제로는 멜라닌이라는 색소가 하나뿐입니다. 또는 유멜라닌과 페오멜라닌의 두 가지 유형이 있다고 할 수 있습니다. 전자는 검은색이나 갈색으로 나타나고, 후자는 빨간색이나 노란색으로 나타납니다. 왜 녹색이나 파란색 포유류가 없는지 묻는다면? 그것이 이유다. 물론 청록색 새도 있습니다.
동물의 특정한 색을 결정하는 것은 유멜라닌과 페오멜라닌의 비율입니다. 이 둘을 조합하면 갈색, 은회색, 황갈색, 빨간색 등 수십 가지 색상을 만들 수 있습니다. 두 색소 모두 티로신과 페닐알라닌으로부터 전환됩니다.
사진 속 영어 단어는 모두 유전자의 이름입니다. 그리고 티로신에서 멜라닌으로 가는 경로는 그림의 오른쪽에 있습니다. 유전자와 비교하여 합성 경로는 이미 잘 알려져 있습니다. 합성과 관련하여 먼저 멜라닌 세포에 대한 이해가 필요합니다.
멜라닌 세포는 동물 몸통의 신경 능선 세포에서 유래하는 멜라노아세포에서 파생됩니다. 멜라닌모세포가 표피와 진피로 이동하면 멜라닌세포로 분화되기 시작합니다. 그러면 멜라닌 세포가 머리카락으로 이동합니다.
멜라닌은 멜라노사이트의 멜라노솜에서 합성됩니다. 여기에는 티로시나제(TYR), 티로시나제 관련 단백질 1(TYRP 1) 및 티로시나제 관련 단백질 2(TYRP 2)의 세 가지 효소 단백질이 포함되어 있습니다. 멜라닌 합성에는 세 가지 효소가 모두 필요합니다. 이 세 가지 효소 외에도 많은 조절 단백질이 있습니다. 어느 하나라도 부족하면 비정상적인 합성이 발생할 수 있습니다.
먼저 티로신은 TYR에 의해 촉매작용을 받아 도파인 3,4-디하이드록시알라닌을 생성합니다. 그런 다음 TYR에 의해 추가로 산화되어 도파퀴논으로 바뀌고 그 다음 중합 산화 및 기타 반응을 거쳐 도파를 생성합니다. 이때는 아직 무색입니다. TYRP 2는 도파크롬을 5,6-디하이드록시인돌-2-카르복실산으로 산화시킨 후 TYRP 1에 의해 촉매작용을 받아 5,6-인돌퀴논카르복실산을 생성합니다. 이때 갈색 물질로 변했습니다. 그런 다음 TYR에 의해 5,6 인돌퀴논으로 촉매작용을 거쳐 검은색에서 어두운 갈색 물질로 변합니다. 5,6-인돌레퀴논과 5,6-인돌레퀴논카르복실산은 모두 유멜라닌으로 알려져 있습니다.
페오멜라닌의 합성 전반부는 유멜라닌의 합성과정과 동일하다. 인돌퀴논 합성 후 시스테인(Cys)이 합성에 참여하여 반응하여 시스테인 도파와 시스테인 도파 퀴논을 형성하고, 최종적으로 탈탄산 반응을 통해 페닐알라닌-히드록시-벤젠이 된다. 그런 다음 페오멜라닌을 생성하기 위해 일련의 반응을 거쳐야 합니다. 글루타티온은 시스테인을 대체하여 글루타티온 도파를 형성할 수 있으며, 이는 글루타민 트랜스펩티다아제의 작용으로 시스테인 도파로 전환됩니다.
포유류의 색깔은 이 두 가지 색소에 의해 조절됩니다. 새의 짙은 갈색도 여기에서 비롯됩니다. 이 두 가지 안료의 비율에 따라 특정 색상이 형성됩니다. 두 색소의 비율은 TYR의 활성에 의해 조절됩니다. 활성이 높을수록 더 많은 유멜라닌이 생성됩니다. 활성이 낮을 때 과도한 글루타티온은 페오멜라닌 생성으로 이어집니다.
티로시나아제는 단백질입니다.
거친 소포체에서 합성된 후 골지체로 이동하여 접힌 다음 멜라노좀에 들어가 멜라닌을 합성할 수 있습니다. 본질적으로 멜라닌도 단백질입니다. 단백질이기 때문에 센트럴 도그마에 의해 조절되어야 합니다. 그러므로 유전자는 모든 것의 뿌리이다. 멜라닌과 관련된 유전자는 다양합니다. MC1R 유전자, Agouti 유전자, TYR 유전자, Silv 유전자, MITF 유전자, KIT 유전자 등 본 글은 유전자를 분석한 글이 아니므로 구체적인 유전자 효과에 대해서는 자세히 설명하지 않겠습니다. 또한 성별, 나이, 빛 노출, 식습관 등 멜라닌 분비에 영향을 미치는 요인이 많기 때문에 멜라닌 등 모든 측면이 멜라닌에 영향을 미치게 되므로 영향력 있는 유전자도 많다.
멜라닌에 대한 이야기를 마치고 자이언트 팬더가 갈색으로 변하는 이유에 대해 이야기하고 싶습니다. 처음에는 이전 사람들이 고려한 몇 가지 요소가 나열되었습니다. 그러나 나는 또 다른 확장된 이유도 추측했다.
이유는 백색증이다. 동물계에서는 백색증 발병률이 높습니다. 이는 인간에게서도 발견됩니다. 우리나라의 백색증 유병률은 약 0.0057%로, 10만 명 중 5명만이 백색증을 앓고 있다는 뜻이다. 그러나 현재 동물에 대한 연구는 없으며 동물에서 백색증의 발생률도 알려져 있지 않습니다. 전반적으로 여전히 상대적으로 높은 수준이다. 백색증은 일반적으로 티로시나제 관련 유전자의 돌연변이로 인해 발생하며, 이로 인해 유멜라닌 합성이 제대로 이루어지지 않습니다. 멜라닌 세포에서 멜라닌 합성까지의 연결에 문제가 있으면 백색증이 발생합니다.
백색증은 열성 유전자로 인해 발생하는 질병입니다. 정상적인 털 색깔에 비해 백색증은 열성 유전자입니다. 이것은 갈색 자이언트 판다의 새끼가 검은색인 이유를 설명합니다. 왜냐하면 그들의 자손은 이론적으로 이형접합성이어야 하기 때문입니다. 그러나 3세대 갈색자이언트판다의 번식은 아직 관찰되지 않았다. 아직 확실하지 않습니다.
알비노 고원 피카와 토끼의 오르토크로스, 상호교배, 테스트교배에 대한 연구에 따르면 알비노 유전자는 상염색체에 위치한다. 야생 고원 피카의 털 색깔은 회갈색인 반면, 알비노 고원 피카의 털 색깔은 순백색이다. 알비노 고원 피카의 새끼 비율은 야생 피카보다 약간 낮지만 기질은 더 유순합니다. 알비노 고원 피카의 눈은 빨간색인 반면, 야생의 눈은 검은색입니다. 또한 피카의 경우 눈 홍채 색상과 털 색상이 연결되어 있습니다. 동일한 염색체에 있는 것으로 입증되었습니다. 더욱이 알비노 고원 피카의 무게와 몸길이는 야생 고원 피카보다 약간 더 큽니다. 모두 포유류이기 때문에 자이언트 팬더의 알비노 상황은 피카의 상황과 유사합니다. 관련 열성 유전자는 상염색체에도 위치해야 합니다.
알비노 쥐가 가장 많이 연구되었습니다. 사실, 흰쥐는 알비노입니다! ! ! 작은 흰 토끼도 마찬가지예요! ! ! 백색증과 관련된 유전자는 abcd 4개입니다. 그 중 3개의 abc 유전자가 우세하며 서로 다른 염색체에 위치합니다. c 유전자가 열성 동형접합 cc인 경우 다른 유전자의 색소 효과를 가릴 수 있습니다. A-B-C-D는 야생색, A-bb-C-D는 계피색, aa-B-C-D는 검정색, aa-bb-C-D는 갈색입니다. 야생 생쥐는 회갈색입니다.
백색증은 물고기에서도 발견됩니다. 어류에게 백색증은 많은 질병과 보호색의 상실을 의미하며 생존능력이 크게 저하됩니다. 포유류에서는 이것이 분명하지 않습니다. 인간의 경우 백색증이 반드시 다른 질병을 일으키는 것은 아닙니다. 물고기에는 세 가지 유형의 색소 세포, 즉 멜라닌 세포, 크산토포어 및 은색 색소 세포가 있습니다. 물고기는 유전적 돌연변이뿐만 아니라 환경 영양과 같은 요인으로 인해 알비노가 될 수 있습니다. 다양한 사료, 비타민 결핍 및 과잉, 빛, 물의 양 및 중금속 모두가 표백을 유발할 수 있습니다. 포유류에서는 이러한 환경 요인의 영향이 상대적으로 약합니다.
알비노 새의 수가 적고 알비노 식물도 있습니다. 알비노 산호 폴립도 유명합니다. 대부분은 환경적 요인에 의해 발생합니다.
쥐처럼 자이언트 팬더도 흰색을 띠고 있습니다. 눈 주위와 팔다리를 제외하면 화이트 자이언트 팬더는 귀부터 견갑골, 몸 전체가 모두 흰색입니다. 흰색 자이언트 판다의 털 색깔도 약간 노란색을 띕니다. 흰색, 전체 갈색, 갈색-흰색 털 색상은 모두 백색증의 한 형태일 수 있습니다. 갈색은 유멜라닌 분비가 감소하거나 전혀 분비되지 않는 반면, 페오멜라닌 분비는 증가함을 의미합니다. 갈색과 흰색 자이언트 판다의 털 색깔은 갈색을 띤 붉은색임을 알 수 있다. 온몸이 갈색인 자이언트 판다 역시 두 개 이상의 돌연변이를 가지고 있어야 한다는 것이 생쥐의 돌연변이를 통해 증명될 수 있습니다. 그리고 갈색-흰색은 돌연변이일 수도 있습니다. 흰색이 2개 이상 있어야 합니다.
흑백 자이언트 판다보다 갈색과 흰색 자이언트 판다가 더 귀여운 것 같아요.
그 온화한 얼굴에는 항상 미소가 있습니다. 알비노일 수도 있지만 자연적인 포식자가 없기 때문에 피해를 거의 입지 않습니다. 갈색과 흰색의 자이언트 판다를 좋아하시나요?
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