12.10: 致死等位基因

Agouti：致命的等位基因

1905 年，Lucien Cuénot 在研究小鼠毛色遗传时发现了致命等位基因。 刺豚鼠基因负责小鼠皮毛的颜色。 该基因编码刺豚鼠信号蛋白，该蛋白负责哺乳动物体内黑色素的分布。 野生型等位基因使小鼠毛色呈灰棕色，而突变型等位基因使毛色呈黄色。 除了毛色之外，刺豚鼠基因还与黄色小鼠肥胖综合症相关，其特征是肥胖和肿瘤的早期发作。

在一次繁殖实验中，库埃诺将两只黄色小鼠杂交，观察到两只后代是黄色的，一只是灰色的。 后代从未表现出单杂交预期的 3:1 表型比例。 相反，他们表现出黄色小鼠与灰色小鼠的表型比例为 2:1。

1910 年，W.E. Castle 和 C.C. Little 证实，缺失的黄色小鼠在胚胎阶段就已经死亡。胚胎携带两个隐性突变等位基因，这是一种影响内细胞团（ICM）和滋养外胚层（囊胚外层）分化的同源条件。

人类致命等位基因

一些隐性致死等位基因会导致人类遗传疾病。 例如，软骨发育不全是一种遗传性疾病，会影响骨骼发育，导致短肢侏儒症。 它是由显性等位基因引起的，这意味着突变等位基因的单个拷贝的存在会导致这种疾病。 然而，当相同的等位基因以纯合形式存在时，它就会变得致命并导致胚胎发育过程中的死亡。 尽管这种疾病是由显性等位基因引起的，但致死率是隐性的。 因此，它被称为隐性致死等位基因。

同样，显性致死等位基因也会导致人类遗传疾病。 这种致命的等位基因即使存在于单个拷贝中也会导致死亡。 大多数情况下，这些等位基因很难在人群中找到，因为它会导致生物体过早死亡。 显性致死等位基因的一个例子是亨廷顿病，一种致命的神经系统疾病。 这种疾病的发病缓慢，使得杂合子在出生后仍能存活。 如果一个人存活到生育年龄，基因就会遗传给他们的后代。 这样，等位基因就会在群体中持续存在。

导致生物体死亡的等位基因称为致命等位基因。致命的等位基因总是涉及必需的基因，这些基因是生物体生存所必需的。

当突变是由显性致死等位基因引起时，继承该等位基因的纯合子和杂合子都会死亡。

显性致死等位基因很少在人群中鉴定出来，因为受影响的个体通常会被迅速消除。这种观察结果的一个显著例外是亨廷顿病，这是一种最终导致死亡的神经系统疾病。

然而，疾病要到 40 岁才会发病。到这个时候，许多受影响的个体已经将他们的突变等位基因传递给他们的后代。

与显性致死等位基因不同，隐性致死等位基因只导致纯合子的死亡。

必需基因的一个例子是 agouti，它负责决定小鼠的毛色。刺豚鼠于 1905 年由 Lucien Cuénot 首次研究，这里用大写的 A 表示刺豚鼠。

Cuénot 对 agouti 基因的野生型等位基因进行了实验，该基因具有功能，可在小鼠中产生灰色毛色。这种老鼠的颜色被称为 "agouti"。

agouti 基因的突变等位基因没有功能，导致小鼠的毛色发黄。

Cuénot 杂交两只黄色小鼠，并观察到每只灰色小鼠对应 2 只黄色小鼠，比例为 2:1。这表明黄色毛色是一种显性表型。值得注意的是，这些结果与孟德尔预期的单杂交杂交 3:1 的表型比不匹配。

为了鉴定黄鼠的基因型，他进行了一次测试杂交，将黄鼠与纯合野生型灰鼠杂交。所得后代的一半是灰色的，另一半是黄色的，比例为 1:1，这表明所有的黄色小鼠都是杂合子的，没有一只黄色的老鼠是纯合子的。

1910 年，W. E. Castle 和 CC Little 证明，当两个杂合子杂交时，四分之一的后代在胚胎发育过程中死亡。

失败的胚胎是突变的 agouti 等位基因的纯合子，表明它是一个隐性致死等位基因。这解释了为什么 Cuénot 从未观察到纯合子黄色小鼠，并且这些数字不符合典型的孟德尔比率。