狗的眼睛为什么有蓝色?
题主问的问题,其实涉及到两个问题:第一个是“为什么小狗刚出生的时候是蓝色的眼睛”;第二个问题是“为什么有些小狗长大了眼睛变回黑色的”。下面分别回答这两个问题。
首先,我们得先明白,狗狗的蓝眼睛其实是瞳孔颜色比较深的特征之一,而并不是独立的特征或基因型(遗传标记),这个特点是由多个基因共同作用决定的。
很多动物都有蓝眼睛的特征,除了狗狗以外还有猫、猪、老鼠等,甚至人类在幼年时期也存在这种特征[1]。 这些物种的蓝眼睛都有一个共同的特征:虹膜上有大量的色素细胞(也叫黑素细胞,黑色素细胞)。
而这些细胞的黑色颗粒通常分布在两个区域:一个是瞳孔周围的虹膜部分,另一个是围绕在虹膜周围的一圈纤维环(annulus)。 在大多数哺乳动物中,只有瞳孔周围的虹膜才有色素细胞,所以从外面观察它们的瞳孔的话,一般是看不到的(比如说猫咪);而在一些鸟类和爬行类,整个虹膜都是有色素的。
相比之下,人眼就比较特殊了。虽然人的虹膜中有黑色的色素细胞,但是它们形成的黑点并不在瞳孔的中央(相对于猫猫狗狗来说),而是在两侧。而且人的虹膜非常薄,用显微镜可以看到里面血管的样子。人的瞳孔在光线的照射下会呈现出亮红色,而在暗处或者光线较强的时候则变成深棕色。这一点与猫猫的眼睛很类似。 如果拿人的眼睛去类比分析其它动物的瞳孔颜色(比如猫咪)的话,可能是不合适的。
回到正题,现在已知影响视网膜色素沉着(也就是导致瞳孔颜色的主要因素)的基因共有6个(RSP5A-F,MCP 4/5 和 UCP2),其中RSP6, MCP4 和 UCP2有三个基因型(基因位点)能分别产生四种不同的配型,也就是说同一个物种的个体之间存在视者色素的差别。 RSF5A 基因编码的产物是构成视紫红质的视蛋白,它是一种离子通道,在光刺激下的信号传递过程中起关键作用; RSP5B 基因编码的蛋白质是构成夜视系统的关键蛋白,它在夜视中的作用是调节肌体的代谢方式以适应黑暗环境,同时抑制视者素的再生。 这个基因有两个拷贝,因此有可能形成两种基因型(纯合子和杂合子)。 MCP4 基因编码的蛋白分子属于化学感应器超家族,能够感知外界有害物质的毒性,通过信号传导激活保护性反应过程。 UCP2 参与线粒体循环,对细胞的能量消耗和产生有重要的作用,而线粒体与有氧呼吸有关。
以上这几个基因的突变,都可能会造成眼睛色素的沉积异常,从而引发不同形式的眼球变色。 而对于题主提到的“为什么小狗小的时候是蓝眼睛,长大后变成了黑眼睛呢?”这个问题,其实已经涉及到了眼发育的生物学知识。 正常状态下,小动物的眼睛在刚出生时,通常都有一层薄膜覆盖在没有发育完全的视网膜上,这层薄膜叫做角膜缘鞘(limbal ring ) 。
这层鞘由5~6层扁平细胞组成,每一层的细胞形态都不太一样,最外面的几层细胞可以释放出视黄醛。当有光照射到眼睛里时,视黄醛受到刺激会产生变色反应。这个小气泡里的液体能透过这层薄薄的基膜看到,因为这里的细胞之间的连接是非常松弛的。 所以当我们把手指放在小猫小狗的眼睛前面,慢慢移动,就会看到它们的瞳孔(也就是这里的小气泡)跟着我们的手指来回移动,这就形成了所谓的“瞳孔对光反射”。 有趣的是,人类在婴儿期也有这种瞳孔对光反射,但是到了青少年阶段就逐渐消失了。所以在刚出生的婴儿眼里,世界是一帧一帧动态的画面。
而一旦这只小狗的眼睛完全发育好,角膜缘鞘消失,这层滤紫外线玻璃也就没有了。这样,原本应该呈蓝色的瞳孔,也就没有了这层“保护罩”,呈现出的就是纯黑色的眼珠了。