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皮卡丘表面是光滑的还是毛茸茸的?

图片:《大侦探皮卡丘》

芝士喵,希望提的问可以绕地球八圈/喜欢所有活着的东西

电影版《大侦探皮卡丘》正式上映了,相信不少观众都被片中皮卡丘磁性的男性声线毁了童年。不过对于早就玩过任天堂 3DS 游戏原作(的试玩版)的芝士喵而言,这老男人嗓我倒是见怪不怪了,可自预告片公布以来就一直有件事让我困惑不已——皮卡丘,你的毛为什么这么长?

按照官方分类,皮卡丘是一只「鼠宝可梦」(ねずみポケモン)。作为一只啮齿动物,皮卡丘全身也自然应当是毛茸茸的。2D 的动画片中可能不是特别明显,但在 3D 化的 Wii U 与 任天堂 Switch 游戏《宝可梦拳》中,我们可以很清楚地看到皮卡丘一撮撮可爱的小毛毛。但是啊,片中的大侦探皮卡丘同学,你的毛未免也太太太长了吧?

由于现实社会里抓不到皮卡丘来做研究,为了弄清楚这个问题,芝士喵把目光投向了皮卡丘的近亲小鼠。时间拉回到 1962 年,距离皮卡丘诞生于这个世界上还有 34 年,美国杰克逊实验室的研究人员无意间发现,有一窝他们常用的实验小鼠中有些家伙的毛特别长。因为它们长长的毛就好像安哥拉山羊和安哥拉兔一样,所以研究人员就把这种突变称为「安哥拉突变」,而发生了这种突变的小鼠品种则称为「安哥拉鼠」(angora mouse)[1]。事实上,人们已经发现小鼠皮肤或者毛发存在各种各样的突变,例如刚刚提到实验中常用的小白鼠就是一种很常见的突变品系 BALB/c。不过,能使小鼠毛变长的突变却唯独只有「安哥拉突变」这一种。

那么,为什么安哥拉鼠的毛可以长得这么长呢?那就得看看咱们动物的毛发是如何生长的了。大体而言,毛发的生长可以分为生长期、退行期和休止期三个阶段[2]。就像大家所感觉到的,头发会长得越来越长,但也会感觉到长的速度会逐渐变慢,直至脱落。在生长期,毛囊基部的毛乳头逐渐增大,诱导表皮毛囊发育形成毛发纤维,毛发活跃增生直至长出皮肤表面,也就是「长毛了」;而进入到退行期后,毛乳头逐渐缩小,毛发活跃增生停止;最后进入到休止期,毛囊基部渐渐收缩,毛发最终脱落,人们梳头时看到的「脱发」就是这个时期的产物。别担心,随后这个周期又会再次循环,毛发得以重新生长。

而在小鼠的毛发从生产期进入退行期的过程中,其体内 5 号染色体上的 FGF5 基因扮演了关键的角色,它能够编码产生名为「成纤维生长细胞因子 5」(fibroblast growth factor 5)的蛋白质,向毛囊发出信号,诱导毛发停止生长。研究人员发现,「安哥拉鼠」体内的等位基因 fgf5 却发生了突变,缺失了 2kb 的片段,从而破坏了该蛋白质的正常表达。正是因为这个突变,毛囊迟迟接收不到让毛发生长进入退行期的信号,才会使得「安哥拉鼠」的毛比一般的小鼠长出不少。不过,只有纯合的突变体,也就是两条同源染色体上的等位基因都发生了突变,小鼠才能呈现出长毛的性状。换句话说,长毛 fgf5 基因在遗传学上表现为隐形遗传[3]

科学家们后来慢慢发现,除了小鼠以外, FGF5 基因的作用在哺乳动物中都大同小异。虽然突变会让大家觉得这是个在自然界很难遇到的低概率事件,但由于 FGF5 突变表现出来的唯一性状就是毛长,并不会给生物自身的生存带来其他麻烦,而且毛长的动物又往往变得更为可爱,所以在宠物或是畜牧业中其实能见到不少因 FGF5 基因突变而出现的品种。得名早于「安哥拉鼠」的安哥拉兔,起源也与 FGF5 有关。

再比如我们常见的长毛猫,其实也多来源于猫 FGF5 基因不同形式的突变。常见的突变位点共有 4 种,前两个位点分别存在于布偶猫、挪威森林猫,第三个存在于缅因猫和布偶猫,而最后一个则可存在于所有长毛猫品系中 [4]。因为长毛性状是隐形遗传,只要猫的两条染色体上各自携带有这 4 种里面的任意一个突变,这只猫就会是一只毛茸茸的长毛猫啦。是不是超可爱!

除了小鼠、兔子、猫以外,像狗、大鼠、仓鼠、豚鼠、驴、山羊、绵羊等哺乳动物中,FGF5 产生的突变同样能导致长毛的性状出现。无怪乎今年下半年即将上映的另一部游戏改编电影《索尼克》中,主角索尼克也是一身长毛形象。因为索尼克是一只刺猬,而刺猬作为哺乳动物,同样携带有 FGF5 基因。所以毫无疑问,这只索尼克也突变了!

而在哺乳动物中,还有一支特立独行的类群,就是生活在海洋中的鲸豚类,比如鲸鱼和海豚。他们虽然是哺乳动物,但是为了适应海洋环境,身上却是光溜溜的,堪称脱毛高手。我国研究人员发现,在鲸豚类动物从陆地进入海洋的演化过程中,水体环境对于 FGF5 基因的正向选择可能促进了该基因的高水平表达,导致毛囊发育提前进入退行期,破坏了毛囊生长循环周期,最终与其他基因共同造就了鲸鱼和海豚们光滑的体表,在海洋中「如鱼得水」[5]

最后,说到哺乳动物,感觉还有一个物种的事不得不提,就是我们有趣的人类朋友所面临的困扰。相信聪明又高学历的你一定猜到了,FGF5 基因既然可以帮助鲸鱼和海豚们成功脱毛,那表现在人类身上就是……脱发。人们在针对雄性激素源性脱发的大型元分析研究中发现,FGF5 的多态性与雄性脱发有很强的相关性,同时也有望成为未来药物研发的重点目标[6]。临床试验也一如我们所料,阻断人类头皮中的 FGF5 表达的确可以延长头发的生长周期,从而减少脱发,并加速头发生长[7]。不过,目前所有研究依然停留在实验阶段,并没有成熟的药物或者治疗方案面世,而市面上有些洗发水添加了些植物提取物,就号称能通过 FGF5 疗法缓解脱发,那更是无稽之谈了。

从皮卡丘长毛扯到人类脱发,貌似有些扯远了。总而言之,《大侦探皮卡丘》里的皮卡丘之所以毛这么长,很有可能是体内的 FGF5 基因发生了突变所致。最后留一道思考题:

我们目前只观测到了这一只长毛皮卡丘,已知长毛基因 fgf5 为隐形遗传,应该怎样让他与野生皮卡丘交配,并合理安排其后代交配,才能选育出更多的长毛皮卡丘呢?(逃

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