哈士奇的眼睛為什麼是藍色的

大多數狗狗的眼睛是棕色的，只有少數品種具備獨特的藍眼睛，比如哈士奇。最近，藉助寵物基因測序公司提供的數據，科學家找到了和犬類藍眼有關的基因。

來源：PLoS

編譯 卓思琪

審校 戚譯引

Credit: Jamie Leszczak

在對 6000 多條狗進行 DNA 檢測之後，Embark Veterinary 公司的 Adam Boyko、 Aaron Sams 及同事們發現，犬類第 18 號染色體上的一個重複和西伯利亞哈士奇的藍眼睛有著密切的聯繫。相關論文發表在 10 月 4 日的PLOS Genetics上（論文信息見文末）。

Embark 是一家犬類 DNA 檢測方面的創業公司，總部位於波士頓和伊薩卡，是康奈爾大學獸醫學院的研究合作夥伴。論文作者稱，這是迄今為止第一次非人類模型的消費者基因組學研究，也是目前規模最大的一次犬類基因組研究。

消費者基因組學能夠在規模巨大的遺傳資料庫和網路調查數據（研究中用戶自願提交的表型信息）之間建立聯繫，從而作出大量遺傳學研究發現。不過，消費者基因組學數據的前景並不僅限於人類研究。研究犬類的基因組的工具很容易獲得，但犬類的許多重要特徵的基因基礎仍不明確。儘管已知有兩種基因變異與某些犬類的藍眼有關，但這並不能用於解釋其他犬種的藍色眼睛——比如西伯利亞哈士奇。

藍眼西伯利亞哈士奇。| 圖片來源：Wikipedia

為了填補這一空缺，Boyk、Sams 等人對 6070 條品種各異的狗進行了分析，這些狗都接受過基因測試，並由狗主人在網上填寫表型特徵、上傳照片。研究人員發現，在 18 號染色體 ALX4 基因附近（這個基因在哺乳動物眼睛發育中十分重要），有一段長度為 96.6 Kb 的鹼基重複序列與藍眼密切相關。這一關聯主要存在於西伯利亞哈士奇身上，非芸石色澳大利亞牧羊犬中也有。

這個基因只要出現一個拷貝變異，就足以導致藍眼或異色瞳（一藍一棕），但不是所有攜帶這種變異的犬類都會出現藍眼睛，這就說明還有其他的遺傳或環境因素在發揮作用。通過進一步研究這種關聯背後的機制，或許能發現哺乳動物發育出藍色眼睛的全新方式。

隕石色（merle）指犬類身上藍灰色或紅棕色的大理石花紋，在澳大利亞牧羊犬身上常見。圖中澳大利亞牧羊犬左側為紅隕石色異色瞳，右側為藍芸石色藍眼。| 圖片來源：Wikipedia

從更廣闊的視角來看，這一研究結果突出了消費者數據在非人類群體中的應用潛力，尤其是犬類。狗主人對了解寵物的基因組信息有強烈的興趣，並且積极參与網路調查，因此在犬類中存在著一個理想的適用於定位研究的基因構架。

Aaron J. Sams 補充說道：「通過利用客戶寵物的遺傳信息，並與相同品種寵物的眼睛顏色報告進行對比，我們發現了與藍眼密切相關的基因重複。這項研究也證明了 Embark 公司在改善犬類健康方面的舉措是有用的。」

論文信息

【題目】Direct-to-consumer DNA testing of 6,000 dogs reveals 98.6-kb duplication associated with blue eyes and heterochromia in Siberian Huskies

【DOI】10.1371/journal.pgen.1007648

【期刊】PLOS Genetics

【時間】October 4, 2018

【摘要】Consumer genomics enables genetic discovery on an unprecedented scale by linking very large databases of personal genomic data with phenotype information voluntarily submitted via web-based surveys. These databases are having a transformative effect on human genomics research, yielding insights on increasingly complex traits, behaviors, and disease by including many thousands of individuals in genome-wide association studies (GWAS). The promise of consumer genomic data is not limited to human research, however. Genomic tools for dogs are readily available, with hundreds of causal Mendelian variants already characterized, because selection and breeding have led to dramatic phenotypic diversity underlain by a simple genetic structure. Here, we report the results of the first consumer genomics study ever conducted in a non-human model: a GWAS of blue eyes based on more than 3,000 customer dogs with validation panels including nearly 3,000 more, the largest canine GWAS to date. We discovered a novel association with blue eyes on chromosome 18 (P = 1.3x10-68) and used both sequence coverage and microarray probe intensity data to identify the putative causal variant: a 98.6-kb duplication directly upstream of the Homeobox gene ALX4, which plays an important role in mammalian eye development. This duplication is largely restricted to Siberian Huskies, is strongly associated with the blue-eyed phenotype (chi-square P = 5.2x10-290), and is highly, but not completely, penetrant. These results underscore the power of consumer-data-driven discovery in non-human species, especially dogs, where there is intense owner interest in the personal genomic information of their pets, a high level of engagement with web-based surveys, and an underlying genetic architecture ideal for mapping studies

【論文鏈接】

https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1007648

閱讀論文解讀及推薦

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！