很久之前发现虽然大家都很关心马的毛色，而且经常会有人谈论毛色决定的基因之类的话题，比如某某种马是不是 Homo 鹿（ホモ鹿毛，即纯合鹿毛）什么的，但中文马圈好像几乎没有从分子生物学的基本原理出发的科普。

虽然之前看过不少这方面的资料，但是一方面我本身也只有本科水平的生物知识，而且离开生物专业很久了，怕误导读者；另一方面虽然纯血马的毛色的决定相对还是比较简单的，没有太多的复杂变体，但是要解释清楚背后的生物学机制，尤其是如果要说清楚白条/袜子/白毛（之后会解释为什么把这几个放在一起）的形成，就绕不开发育生物学的基本知识，如何写得通俗易懂也是个很大的问题，因此迟迟没有动笔。不过最近感觉有了一些思路，所以先开个头试试水，总之请大家多提意见。这一篇的主要内容是一些原理性的东西，如果大家想看案例分析，可以直接给我留言，我后面可以单独拿出来讲。

本文的主要思路来自于 Sponenberg 等人编写的 Equine Color Genetics，部分内容直接翻译自本书，我之前在B站动态也推荐过。不过这本书虽然堪称马类毛色的百科全书，但是最早成书于分子生物学技术广泛应用之前，虽然在目前版本中引入了许多新的结论，但也保留了很多已经被分子生物学证明很可能站不住脚但是非常流行的经典理论（例如之前提到过的青鹿毛 $A^t$ 基因），因此读者如果要直接阅读的话，最好对书中的一些说法多做查证。

那么废话不多说，我们正式开始。

毛色的来源

马的颜色来源于其毛发中的色素，对包括马和人在内的绝大多数哺乳动物而言，决定毛发颜色的最重要的色素是两类黑色素，即真黑色素（eumelanin，也译作真黑素）和棕黑色素（pheomelanin，也译作褐黑素）。

对于纯血马，真黑色素主要产生黑色；而褐黑素能产生的颜色范围则较广，可以产生从红褐色、黄褐色到黄色的各种颜色，而且即使在同一匹马身上，棕黑色素的色调在不同部位也可能会有所不同，甚至存在由深到浅的变化。如果一匹马身上同时拥有棕黑色素和真黑色素区域，那么他的毛色就会在不同区域由于不同色素的浓度差异影响，呈现出黑色、红褐色、黄色等不同颜色（鹿毛是这种情况的典型例子）。

有的时候，真黑色素和棕黑色素可能呈现出相似的褐色，但棕黑色素通常会同时体现出至少一部分红色色调，而真黑色素的色调则更为纯粹（我们会在对黑鹿毛、青鹿毛和青毛的讨论中再次提到这一点）。

既然马毛发的颜色来自于色素，那么反过来讲，马身体上毛色为白色的部分就意味着色素的缺失。这可能与我们基于直觉的一些想法不符，例如很多人会将马身上白色斑块（流星、袜子等）的形成比喻成刷白色油漆，而实际上这些白斑，其实是那些色素细胞没能征服的领地，因此这种比喻其实并不符合现实，也许更符合科学事实的比喻应该是将这些白色的部分看作是涂色后的留白。

需要注意的是很多时候毛发缺乏色素并不意味着下面的皮肤也没有色素。这一点可以参考マルガ和ハヤヤッコ的颜色差异，虽然他们都是白毛马，但仔细观察就会发现，在运动后，マルガ呈现出明显的粉红色，而ハヤヤッコ的身体上则有很大一部分区域保持灰白色。这是因为マルガ的皮肤大部分都不包含色素，因此会因为皮肤表层微血管中血液而呈现出粉红色；而ハヤヤッコ的表皮中仍含有一部分色素，这使得其皮肤的颜色呈现出一种灰色，并透过毛发显现出来。这种现象在芦毛马中也有体现，即使是完全变为白色的芦毛马，也几乎不会像白毛马那样在运动后呈现出粉色，这也是因为芦毛的“褪色”过程通常只影响毛发而并不会导致皮肤中的色素的消失。

黑色素是由酪氨酸经过一系列化学反应合成的，这一过程由黑素细胞（melanocyte）完成，黑素细胞既可以生产真黑色素，又可以生产棕黑色素。黑色素颗粒生产好后，黑素细胞会将色素颗粒注入到形成毛发和皮肤的细胞中，这些细胞的存在与功能决定了色素沉着的数量、类型和特征。黑素细胞起源于胚胎发育时期的神经嵴（neural crest），这是脊椎动物胚胎发育过程中的特有结构，除了会产生黑素细胞，还会发育为外周神经系统、面部软骨等组织。在胚胎发育过程中，一部分神经嵴细胞被“指定”为黑素母细胞（melanoblasts），随着胚胎的发育迁移到皮肤的各个位置，这些细胞的迁移受到所谓干细胞因子（SCF，Stem Cell Factor）的调控，会从背脊出发向四肢和面部等 SCF 分子浓度高的部位移动，但是这些细胞在迁移过程中可能会发生凋亡，如果他们没能及时移动到四肢和面部，就会在这些部位留下未上色的白色区域，这也就是我们常说的流星、袜子的成因。这一过程的调控实际上远比我们这里讲得复杂，我们会在之后的文章中专门讨论这一问题。

值得一提的是，由于神经嵴同时也是外周神经系统（如肠神经系统）的来源，因此对于脊索动物来说色素系统与这部分神经系统在胚胎发育期紧密相关。也正是因为这种关联，某些毛色的基因可能会有纯合致死，例如在北美的一些品系的马中存在所谓的 Frame Overo 毛色 。这类马通常拥有深色的蹄子和腿部，头部则通常有大面积的白斑，躯干两侧和颈部的中间位置也会出现大面积的白斑，但这些白斑极少跨越背线，就像是有色的部分框住了白色的部分一样，这种毛色也因此得名。这种性状由 EDNRB 基因的突变导致，如果一匹马的该基因的基因型为杂合子（N/O），就有可能表现出 Frame Overo 毛色（但有证据显示包括纯血马在内的一些品系，即使其具有N/O基因型其表型可能与一般的N/N基因型的马没有明显区别[5]） 。而如果基因型为纯合子O/O，那么马就会成为白毛马，但同时也会导致致命白驹综合征（Lethal White Foal Syndrome，LWFS） 。因为 EDNRB 基因突变阻碍了神经嵴细胞向肠道和皮肤的正常迁移与发育，导致这种马驹的后半段肠道完全没有神经，必须被安乐死处理 。因此对于具有该基因变体的品系，两匹 Frame Overo 毛色的马的交配是被严格限制的 。

不过，虽然 EDNRB 基因导致的白毛有纯合致死效应，但一般的白毛基因却不一定具有纯合致死效应（我印象里在中文和日文资料里都看到过类似认为白毛基因都会纯合致死的说法）。白毛基因实际上是 KIT 基因座上的一大批等位基因的总称，KIT 基因座因为与黑素母细胞产生、迁移、增殖和凋亡等过程密切相关，其中的确存在被报道会导致纯合致死的等位基因如 W5、W10、W13 等等，但也有研究表明某些等位基因如 W20 并不会导致纯合致死[1]，因此实际上还是需要根据具体基因检测的结果判断。关于白毛基因以及 KIT 基因的具体功能我们会在之后的文章中专门讨论。

黑素细胞的功能与调控

回到黑素细胞本身，前面我们已经提到，黑素细胞既可以产生棕黑色素，也可以产生真黑色素。但具体产生哪一种色素则是由黑素细胞表面的 黑素皮质激素1受体（MC1R） 控制的，该受体可以由一种名为 促黑素细胞激素（MSH） 的蛋白激活，MSH 蛋白主要由脑垂体分泌。在 MC1R 未被 MSH 激活时，黑素细胞产生棕黑色素，而该受体被激活时，黑素细胞则产生真黑色素。

除了 MSH 蛋白的存在与否，还有两种因素会影响黑素细胞生产的黑色素的类型。

• 第一种因素是 MC1R 受体本身的活性：MC1R 受体由 Extension 基因位点编码，该位点存在多种突变，对于纯血马而言最常见的是功能缺失型突变，这种突变会导致 MC1R 完全失活，无法对 MSH 蛋白做出反应，这种情况下黑素细胞只会产生棕黑色素，从而使得马匹全身的毛发都显现出栗色，或栗色的某种变体。
• 第二种因素则是能够从外部阻断 MC1R 受体的其他蛋白，这类蛋白能抢先与 MC1R 结合导致受体即使本身正常且存在 MSH，也无法再被 MSH 激活。这是 Agouti 基因位点以及其编码的 Agouti 蛋白的典型特征，如果细胞微环境中存在 Agouti 蛋白，黑素细胞会因为 MC1R 受体已经被 Agouti 蛋白结合而无法再结合 MSH，从而生产棕黑色素，否则黑素细胞则可以正常与 MSH 结合生成真黑色素。

如果读者之前读到过关于马的毛色遗传的相关科普，也许会知道 E/e 基因和 A/a 基因的存在，事实上这里的 E 和 A 正是 Extension 和 Agouti 的首字母，他们的不同基因型正对应了 Extension 和 Agouti 基因的不同突变类型。

除了这些细胞表面受体和外部因素，还有许多基因位点的突变可以影响黑素细胞的内部运作，但是这些突变通常只会改变细胞生产的色素的量和色素颗粒的包装方式，而很少改变细胞生产色素的类型，因此这类突变通常导致的是各类由色素稀释程度的淡化或加深引起的毛色变体，在纯血马中，尾花栗毛（Flaxen Chestnut）正式这类机制的典型代表。

基本毛色

现在我们已经简单了解了马不同毛色的来源以及黑素细胞的功能调控的基本原理，正如我们前面提到的那样，黑素细胞只产生真黑色素和棕黑色素这两类色素，因此如果我们考察这两类色素的有无，除了两种色素都不存在的白毛外，马匹千变万化的毛色中，处于“地基”位置的是三种最核心的颜色：Chestnut/栗毛/栗色、Black/青毛/黑色以及 Bay/鹿毛/枣色/骝色。无论一匹马看起来多么与众不同：无论是带有大面积的白斑、呈现出被稀释的奶油色，还是随着年龄增长逐渐变白的芦毛，在遗传学的底层逻辑上，它们都首先归属于这三种或者说三类基本毛色之一。而决定一匹马到底拥有哪一种地基颜色的，正是我们前文提到的两位“主角”：Extension 基因（E）和 Agouti 基因（A） 。