科普 | 指纹和眼睛颜色与遗传的关系

每一个人的指纹都是独一无二的，因而指纹长期以来被用于区分不同个体。惊奇的是，人们对于决定指纹纹理的因素知之甚少，已有研究提示遗传与环境因素共同影响指纹的纹理。

一个人的指纹基于手指肉垫的皮肤褶皱的样式（称为纹理）。纹理也存在于脚趾、手掌和脚底。尽管纹理的基本样式——涡纹（也称螺纹、斗）、弧纹以及簸箕是类似的，但其样式的具体细节对每个人都是独特的。

纹理在出生前形成，并在一生中保持不变。褶皱在胚胎发育的第三个月开始形成，在第六个月形成完全。皮肤褶皱的功能并不完全清楚，但它们可能提高触摸的敏感性。 纹理的基本尺寸、形状和间距受到遗传因素的影响。研究提示由于多个基因参与其中，因而遗传模式无法明确。调控皮肤不同皮层发育，以及肌肉、脂肪和皮肤下血管的基因都有可能参与决定皮肤褶皱的样式。皮肤褶皱样式的精细细节则受到胚胎发育过程中的其他因素影响，包括宫内环境。这些发育过程中的因素决定了每个人的皮肤褶皱与其他任何一个人都不相同。即使是DNA完全相同的同卵双胞胎也具有不同的指纹。

目前尚未发现任何参与纹理形成的基因。以皮肤纹理异常或缺失为特点的罕见疾病可为皮纹形成的遗传基础提供一些线索。

例如，一种被称为皮纹症的疾病是以皮纹缺失为特点，有时合并皮肤的其他异常，皮纹症由位于 SMARCAD1 基因的突变导致。尽管该基因对于皮纹的结构显然非常重要，但它如何参与皮纹形成尚不清楚。

一个人眼睛的颜色由虹膜的色素沉着导致，虹膜是环绕在眼睛中心一个小黑孔（瞳孔）周围的结构，能够控制进入眼中的光线量。虹膜的颜色是从浅蓝色到深褐色连续变化的，多数情况下，眼睛的颜色可以分类为蓝色、绿色/淡褐色、或褐色，其中褐色是全世界最为常见的眼睛颜色，而较淡的眼睛颜色，如蓝色和绿色，通常仅见于欧洲裔人群。

眼睛颜色受个体的基因变异所决定。大多数与眼睛颜色相关的基因参与了黑色素的产生、运输或储存。眼睛颜色与虹膜表层的黑色素总量和质量直接有关。褐色眼睛的人的虹膜含有更多黑色素，而蓝色眼睛的虹膜中黑色素含量则很少。

15号染色体的特定区域对决定眼睛颜色起主要作用。在该区域，有两个定位非常靠近的基因—— OCA2 和 HERC2 。 OCA2 基因编码的蛋白被称为P蛋白，参与了产生与存储黑色素的细胞结构——黑素体的成熟过程。因此，P蛋白对于虹膜中黑色素的总量与质量起到关键的作用。多个位于 OCA2 基因的常见变异（多态性）降低了功能性P蛋白的合成量。P蛋白的合成减少也意味着虹膜中黑色素减少，因而携带一个该基因多态性位点的人群表现为蓝色眼睛而非褐色。

毗邻的HERC2基因内含有一个特殊区域——内含子86包含一段能够调控 OCA2 基因活性（表达）的DNA区域，能够调控 OCA2 基因开放或关闭。HERC2基因的该区域已知至少存在一个多态性位点被发现能够降低 OCA2 基因的表达，从而通过导致虹膜中黑色素的减少与较浅的眼睛颜色。

其他多种基因在决定眼睛颜色中具有较小的作用。部分基因同时参与决定皮肤与头发的颜色。这些已报道的参与决定眼睛颜色的基因包括 ASIP、IRF4、SLC24A4、SLC24A5、SLC45A2、TPCN2、TYR 和 TYRP1 。这些基因有可能联合 OCA2、HERC2 共同发挥作用使不同的人具有不同的连续变化的眼睛颜色。

研究者曾认为眼睛颜色由单基因决定且遵循简单的遗传模式——褐色相对蓝色为显性性状。在这种模型之下，如果父母双方都为蓝眼睛，则不可能生出褐色眼睛的孩子。然而，其后的研究发现这个模型过于简单。蓝眼睛夫妇生出褐色眼睛孩子的情况虽然不常见，但的确存在。眼睛颜色的遗传远比研究者最初所推测的更加复杂，因为涉及多基因的参与。孩子眼睛的颜色通常可以从父母和亲戚的眼睛颜色被预测，但有时基因变异会带来意料之外的结果。

已知多种疾病可伴有眼睛颜色改变。眼白化病以虹膜严重的色素沉着减少为特征，导致眼睛颜色非常淡与显著的视力问题。另一种情况是眼皮肤类白化病，这种疾病除眼睛外还影响了皮肤与头发的色素沉着。患病个体多具有非常浅颜色的虹膜、白皙的皮肤、白色或浅色的头发。眼白化病与眼皮肤白化病都由参与生成与储存黑色素的基因突变引起。

另一种情况是异色症，以个体双眼的颜色不同为特点。异色症可由基因问题导致，或可由眼发育过程中的问题导致，或可因疾病或眼伤而导致。

孔晓牧， 病生理学博士，博士后，中日友好医院内分泌科助理研究员。2011年毕业于北京大学医学部基础医学系。

研究兴趣：中国汉族人2型糖尿病的遗传学及流行病学研究；内分泌系统常见病与罕见病的遗传学研究。

ps：本系列科普文章翻译自Help Me Understand Genetics，感谢以下朋友的热心翻译!

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