貓的斑紋從何而來？
從兔八哥里的Sylvester到二十世紀80年代音樂劇中的Mistoffelees先生，一些虛構但卻有名的貓星人由於他們燕尾服式黑白相間的斑紋而擁有了帥氣的獨特外貌。皮毛上有此類白斑的貓被稱為「雙色貓」或「花貓」。而這正是源於斑駁病。斑駁病在一些家養及農場動物，包括狗、牛、豬、鹿和馬中也很常見，而在人類中則很罕見。主要由「KIT」基因中的一個突變所導致的。
我們小組的研究人員分別來自巴斯大學、愛丁堡大學和牛津大學，並一直在努力揭開這些動物具有不同斑紋的奧秘。我們發現這些引人注目的有色圖案的形成比我們最初設想的要更加隨機。而這一研究結果將有助於大量嚴重的人類胚胎疾病的研究，如對聽力、視覺、消化和心臟等疾病的研究。
斑駁病通常表現為由於缺失色素細胞而導致的皮膚或毛髮出現白色區域。這些區域通常出現在動物的正面，一般在腹部和前額。花斑圖案是自然界中最引人注目的動物皮毛花紋。
雖然斑駁病的病理影響相對較輕，但是它是一些更嚴重的稱為neurocristopathies的缺陷病的一種。這類疾病是組織發育過程中的缺陷所造成的，並表現為心臟疾病、耳聾、消化系統疾病，甚至是癌症。這些疾病都與一種叫做神經嵴細胞的胚胎細胞有關。通過對斑駁病的進一步了解，我們能更好地了解這些相關疾病和一些更嚴重的疾病。
動物在胚胎髮育過程中就會在皮膚上形成色素沉著的花斑圖案了。當色素細胞的前體細胞在胚胎中錯誤地分布時，斑駁病就產生了。在正常發育過程中，色素細胞從胚胎背面附近的區域開始沿著發育中的皮膚向腹部分布。而同時它們也在增殖，生成更多的細胞，並且部分留在原地以確保所有皮膚都被著色。
然而在斑駁病的情況下，黑色的色素細胞並不能及時完成腹部皮毛的著色，從而導致動物腹部周圍（離它們起始最遠的地方）皮毛上產生與眾不同的白斑。長期以來，人們都認為色素細胞直接從背部向正面遷移，因而正面缺少著色是因為色素細胞移動的不夠快。
然而，我們的研究結果卻得出了不同的結論（這一研究結果發表在了《自然通訊》雜誌上）。我們發現，要說色素細胞與這一疾病的關係，實際上，在有花斑動物中，細胞遷移得比在正常動物中快，只是它們並不像在普通動物中那樣分裂。這就意味著疾病形成的原因無非是沒有足夠的細胞為發育中的胚胎的所有地方都著色。
帶有嵌合斑紋的動物來自於兩個早期胚胎的融合。如果原始胚胎有不同的顏色（比如黑色和白色），那麼嵌合體常常會有這兩者顏色糅合而成的斑紋或者補丁樣的皮毛圖案。此前，大多人都認為每個斑紋都是由少量從背部散步到正面的起始細胞產生的。
我們的研究結合了生物學實驗和複雜的數學模型，以證明色素細胞的遷移是無規則可循的。細胞並不是像短跑運動員在百米賽跑中那樣朝一個特定的方向移動，而是幾乎或者完全沒有固定方向地移動，就像喝醉酒的人從要關門的當地酒吧里搖搖晃晃地走出來一樣。那些帶有嵌合斑紋的老鼠之所以有這些斑紋，或許僅僅只是因為那些有著相同顏色的細胞機緣巧合地碰在了一起。
運用數學模型，我們能對可能造成斑紋形成的生物假說進行測試及檢驗。這使我們能夠更深入地認識斑紋的形成，而單靠實驗這是不可能做到的。這也意味著或許我們可以減少用於這個重要研究領域中的實驗動物的數量。
人興奮的是，同樣的數學模型或許還能用於研究早期發育過程中的其他細胞類型。這為進一步研究與早期細胞定位相關的疾病創造了新的機會，這些疾病包括可能引起某些神經系統癌症的疾病和其他衰竭性疾病，如瓦登伯革氏綜合征、先天性巨結腸症和気症候群綜合征（一種呼吸障礙，如果不治療最終可能致命）。
作者簡介：Christian Yates,巴斯大學數學生物學講師。Christian Yates不為任何可能從此文章中獲利的公司或機構工作，不為其提供諮詢服務，也不持有其股份或接受其經費，並且已公開聲明，除具有巴斯大學的學術職位外，與上述任何公司或機構皆無關聯。
（翻譯：郭曉；審校：海帶絲；頭圖來源：Scott Schiller, CC BY-NC）
英文原文鏈接[科學美國人博客]： https://theconversation.com/how-the-cat-got-its-coat-and-other-furry-tails-52184
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