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动物科普：白色大熊猫--虽然没了黑眼圈彩色照片依然是个梦
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出品：科普中国
制作：夏至（关西科健产业研究院）
监制：中国科学院计算机网络信息中心
就在上周六（2019年5月25日），四川卧龙国家级自然保护区管理局对外发布全球首张白色大熊猫照片。
白色大熊猫（图片来源：公有领域）
请注意，这只白色大熊猫可不是熊猫和白熊（北极熊）的爱情结晶。据北京大学生命科学学院李晟研究员分析，它是“中招”了从虫子到人类都没能逃过的“白化病”。
做出这个判断，主要是因为在这张模糊的照片中，可以看见它的眼睛好像是红色的。但其实，我们还是无法排除它的变白只是由普通的毛色基因突变引起的可能，而真相可能要等基因检测（如果会有的话）之后才能大白于天下。
白化病和红眼睛
这里说的白化病（albinism）是由于基因变异，动物体内的酪氨酸酶缺乏或功能减退使得细胞中的酪氨酸无法被转化成黑色素，导致动物全身呈白色或者粉红色的现象。
记不记得曾经有这样一个说法：如果一只小白兔的眼睛是红色的，那它肯定浑身上下没有一根杂毛。其实这样的小白兔就是白化现象，它没有杂毛的原因也是因为它根本无法合成黑色素。
红眼睛的白化病小白兔和黑眼睛的非白化病小白兔（图片来源：visualhunt）
除了小白兔之外，还有实验动物的代表——小白鼠，以及白化刺猬袋鼠海豚等等，它们的眼睛都是红色的，这意味着这些小动物变白的原因都是没办法合成黑色素，而虹膜则呈现了血管的颜色。
这也给我们提供了一种判断一只白色动物是否得了白化病的依据：如果一个动物不仅毛色变白，其他该有色素的地方比如眼睛皮肤等等也失去了原有的颜色，那么这只动物一定是患上了白化病。
一只红眼睛的白化松鼠（图片来源：visualhunt）
除了白化病，还有让动物变白色的原因吗？
除了白化病，还有另外一种原因会造成动物毛色变淡甚至变白，那就是动物的毛色基因发生了突变。
这些动物体内原本负责合成毛发中色素的基因突变后，不能制造相应的色素，失去了色素的毛发也就自然地变淡变白。
那么为何很多毛色基因突变的动物会统一变成白色，而不是其他颜色呢？
实际上动物体内并没有白色色素这一种东西，白色的形成是因为没有其他颜色的色素，因而展现出白色。
上面提到白化病的动物也是因为无法合成黑色素而呈现白色。普通非白化病的白色动物，例如白虎，就是因为一个影响毛发和皮肤中黄色、红色色素合成的基因发生了突变，导致其应该呈现棕黄色的部位呈现白色，但是黑色的条纹并没有受到影响。
白虎是有黑色素的（图片来源：visualhunt）
为什么自然界中白色动物比较少？
白色动物的珍奇源于他们的稀有。既然这种由于基因突变而导致的白化可以遗传，为什么自然界的白化动物如此少见？
白色动物罕见的原因之一：出现的难度大——只有两条等位基因全部突变才会白化。
导致白化病的突变基因为隐性基因，在成对的染色体中，只要一对等位基因中有一个正常基因就不会发病，只有等位基因中的两条全部为突变基因才会发病。这也是白化病比较少见但是随家族遗传的原因。
白化企鹅和它的正常同类们（图片来源：公有领域）
白色动物罕见的原因之二：从生存角度来说，黑色素很有用！
我们合成黑色素并不是只为了改变颜色而已。在烈日中晒上几个小时，皮肤一定会变黑；皮肤要合成黑色素，并不是为了跟我们过不去，而是它需要黑色素来抵抗紫外线的伤害。
2014年，科学家们发现，皮肤细胞中的黑色素可以吸收紫外线，并发射质子，迅速将有害的紫外线转化为热能，从而保护细胞中的DNA等等不受紫外线伤害。在同样的光照下，缺乏黑色素的白皮肤人群患皮肤癌的几率比黑皮肤人群高出70倍。
而且，白化病人因为眼睛也缺乏黑色素，无法吸收射入眼睛的光线，会出现畏光的症状；他们的皮肤也非常容易被晒伤。
除了容易被光照伤害之外，黑色素的缺乏并不会给个体的生长发育造成更加严重的影响，这也是文章开头提到的白化的大熊猫得以长大成熊的原因。
白色动物罕见的原因之三：这是自然选择。
在自然界中鲜有白色的区域，而彩色的外表就成了动物们融入自然环境的伪装。
在棕色的树干上，一只白色的蛾子肯定会比棕色的蛾子更加容易被鸟发现，于是它们也就失去了将自己的白色基因遗传下去的机会。那些并非因为白化病、只是毛色基因突变而产生的白色动物，比如白虎、白狮等等，也同样是因为这个原因在自然界中极其罕见。
人类为了观赏的需要，使偶然产生的白色动物近亲繁殖，从而得到较多的白色动物。例如白虎，现在世界上存在的所有白虎都是最初的一只白虎的后代。
不过也有例外，那就是北极冰原上生活的北极熊、北极狐等等动物，因为需要融入白色的环境，所以他们通体白色，而北极熊毛发覆盖下的皮肤其实是黑色的。
白熊的皮肤其实是黑色的（visualhunt）
白化病为什么无法被治愈？
不少网友看了白色大熊猫的照片，表示担心它将来找对象会比较困难。虽然有一些鱼类和鸟类确实是隶属外貌协会，我们还真的不知道大熊猫会不会也有歧视白化个体的情况。
不过无论如何，白化病都是无法治疗的，因为我们无法一次修正所有皮肤细胞中缺陷的酪氨酸酶基因。
说到酪氨酸酶缺乏引起的白化，其实不止遗传性的基因突变导致白化病这一种情况。
如果我们身体的免疫系统不受控制地“暴走”，错把正常的酪氨酸酶当做外来病原体进行攻击的话，我们的皮肤就会因为局部缺少酪氨酸酶从而变白，发展成被称为“白癜风”的疾病。与白化病的无法治疗不同，白癜风是可以通过药物治疗缓解症状甚至痊愈的。只要用药物抑制暴走的免疫系统，使其停止攻击酪氨酸酶，白癜风患者体内的正常酪氨酸酶基因就可以重新合成酪氨酸酶，从而使得白斑消失。
然而本身缺乏酪氨酸酶基因的白化病患者，就只能通过遮挡阳光来防止伤害了。
参考资料:
1. http://news.sina.com.cn/c/2019-05-25/doc-ihvhiqay1366837.shtml
2. Alice Corani, etc. Superior Photoprotective Motifs and Mechanisms in Eumelanins Uncovered. Journal of the American Chemical Society, 2014; 136 (33): 11626 DOI: 10.1021/ja501499q
3. Brenner M, Hearing VJ. The protective role of melanin against UV damage in human skin. Photochem Photobiol. 2008;84(3):539–549. doi:10.1111/j.1751-1097.2007.00226.x
4. http://www.3news.cn/2016/0213/102032.html
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制作：夏至（关西科健产业研究院）
监制：中国科学院计算机网络信息中心
就在上周六（2019年5月25日），四川卧龙国家级自然保护区管理局对外发布全球首张白色大熊猫照片。
白色大熊猫（图片来源：公有领域）
请注意，这只白色大熊猫可不是熊猫和白熊（北极熊）的爱情结晶。据北京大学生命科学学院李晟研究员分析，它是“中招”了从虫子到人类都没能逃过的“白化病”。
做出这个判断，主要是因为在这张模糊的照片中，可以看见它的眼睛好像是红色的。但其实，我们还是无法排除它的变白只是由普通的毛色基因突变引起的可能，而真相可能要等基因检测（如果会有的话）之后才能大白于天下。
白化病和红眼睛
这里说的白化病（albinism）是由于基因变异，动物体内的酪氨酸酶缺乏或功能减退使得细胞中的酪氨酸无法被转化成黑色素，导致动物全身呈白色或者粉红色的现象。
记不记得曾经有这样一个说法：如果一只小白兔的眼睛是红色的，那它肯定浑身上下没有一根杂毛。其实这样的小白兔就是白化现象，它没有杂毛的原因也是因为它根本无法合成黑色素。
红眼睛的白化病小白兔和黑眼睛的非白化病小白兔（图片来源：visualhunt）
除了小白兔之外，还有实验动物的代表——小白鼠，以及白化刺猬袋鼠海豚等等，它们的眼睛都是红色的，这意味着这些小动物变白的原因都是没办法合成黑色素，而虹膜则呈现了血管的颜色。
这也给我们提供了一种判断一只白色动物是否得了白化病的依据：如果一个动物不仅毛色变白，其他该有色素的地方比如眼睛皮肤等等也失去了原有的颜色，那么这只动物一定是患上了白化病。
一只红眼睛的白化松鼠（图片来源：visualhunt）
除了白化病，还有让动物变白色的原因吗？
除了白化病，还有另外一种原因会造成动物毛色变淡甚至变白，那就是动物的毛色基因发生了突变。
这些动物体内原本负责合成毛发中色素的基因突变后，不能制造相应的色素，失去了色素的毛发也就自然地变淡变白。
那么为何很多毛色基因突变的动物会统一变成白色，而不是其他颜色呢？
实际上动物体内并没有白色色素这一种东西，白色的形成是因为没有其他颜色的色素，因而展现出白色。
上面提到白化病的动物也是因为无法合成黑色素而呈现白色。普通非白化病的白色动物，例如白虎，就是因为一个影响毛发和皮肤中黄色、红色色素合成的基因发生了突变，导致其应该呈现棕黄色的部位呈现白色，但是黑色的条纹并没有受到影响。
白虎是有黑色素的（图片来源：visualhunt）
为什么自然界中白色动物比较少？
白色动物的珍奇源于他们的稀有。既然这种由于基因突变而导致的白化可以遗传，为什么自然界的白化动物如此少见？
白色动物罕见的原因之一：出现的难度大——只有两条等位基因全部突变才会白化。
导致白化病的突变基因为隐性基因，在成对的染色体中，只要一对等位基因中有一个正常基因就不会发病，只有等位基因中的两条全部为突变基因才会发病。这也是白化病比较少见但是随家族遗传的原因。
白化企鹅和它的正常同类们（图片来源：公有领域）
白色动物罕见的原因之二：从生存角度来说，黑色素很有用！
我们合成黑色素并不是只为了改变颜色而已。在烈日中晒上几个小时，皮肤一定会变黑；皮肤要合成黑色素，并不是为了跟我们过不去，而是它需要黑色素来抵抗紫外线的伤害。
2014年，科学家们发现，皮肤细胞中的黑色素可以吸收紫外线，并发射质子，迅速将有害的紫外线转化为热能，从而保护细胞中的DNA等等不受紫外线伤害。在同样的光照下，缺乏黑色素的白皮肤人群患皮肤癌的几率比黑皮肤人群高出70倍。
而且，白化病人因为眼睛也缺乏黑色素，无法吸收射入眼睛的光线，会出现畏光的症状；他们的皮肤也非常容易被晒伤。
除了容易被光照伤害之外，黑色素的缺乏并不会给个体的生长发育造成更加严重的影响，这也是文章开头提到的白化的大熊猫得以长大成熊的原因。
白色动物罕见的原因之三：这是自然选择。
在自然界中鲜有白色的区域，而彩色的外表就成了动物们融入自然环境的伪装。
在棕色的树干上，一只白色的蛾子肯定会比棕色的蛾子更加容易被鸟发现，于是它们也就失去了将自己的白色基因遗传下去的机会。那些并非因为白化病、只是毛色基因突变而产生的白色动物，比如白虎、白狮等等，也同样是因为这个原因在自然界中极其罕见。
人类为了观赏的需要，使偶然产生的白色动物近亲繁殖，从而得到较多的白色动物。例如白虎，现在世界上存在的所有白虎都是最初的一只白虎的后代。
不过也有例外，那就是北极冰原上生活的北极熊、北极狐等等动物，因为需要融入白色的环境，所以他们通体白色，而北极熊毛发覆盖下的皮肤其实是黑色的。
白熊的皮肤其实是黑色的（visualhunt）
白化病为什么无法被治愈？
不少网友看了白色大熊猫的照片，表示担心它将来找对象会比较困难。虽然有一些鱼类和鸟类确实是隶属外貌协会，我们还真的不知道大熊猫会不会也有歧视白化个体的情况。
不过无论如何，白化病都是无法治疗的，因为我们无法一次修正所有皮肤细胞中缺陷的酪氨酸酶基因。
说到酪氨酸酶缺乏引起的白化，其实不止遗传性的基因突变导致白化病这一种情况。
如果我们身体的免疫系统不受控制地“暴走”，错把正常的酪氨酸酶当做外来病原体进行攻击的话，我们的皮肤就会因为局部缺少酪氨酸酶从而变白，发展成被称为“白癜风”的疾病。与白化病的无法治疗不同，白癜风是可以通过药物治疗缓解症状甚至痊愈的。只要用药物抑制暴走的免疫系统，使其停止攻击酪氨酸酶，白癜风患者体内的正常酪氨酸酶基因就可以重新合成酪氨酸酶，从而使得白斑消失。
然而本身缺乏酪氨酸酶基因的白化病患者，就只能通过遮挡阳光来防止伤害了。
参考资料:
1. http://news.sina.com.cn/c/2019-05-25/doc-ihvhiqay1366837.shtml
2. Alice Corani, etc. Superior Photoprotective Motifs and Mechanisms in Eumelanins Uncovered. Journal of the American Chemical Society, 2014; 136 (33): 11626 DOI: 10.1021/ja501499q
3. Brenner M, Hearing VJ. The protective role of melanin against UV damage in human skin. Photochem Photobiol. 2008;84(3):539–549. doi:10.1111/j.1751-1097.2007.00226.x
4. http://www.3news.cn/2016/0213/102032.html
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