頭髮顏色是人與人之間，外貌上最明顯的差異之一。許多基因都會影響頭髮的顏色，最近發表的論文報告，在基因組上找到 200 多處遺傳變異與髮色相關，不過除了導致紅髮的 MC1R 以外，其他基因的影響力都不是太大。[1][2]
參與色素生成的 MC1R 基因
不論現實世界或虛構人物，像是歷史上初到東亞的荷蘭人、《灌籃高手》的櫻木花道、《銀河英雄傳說》的吉爾菲艾斯、《聖經》的耶洗別（Jezebel），都以鮮明的紅髮特色為人矚目。過去研究發現，與紅色頭髮關係最密切的基因是 MC1R。
MC1R 如何影響頭髮顏色？此一基因的蛋白質產物屬於「G蛋白偶聯受器（G Pprotein-coupled receptor）」，表現部位是皮膚表面，以及毛髮中的黑素細胞（melanocyte）。MC1R 參與的細胞訊號傳遞路徑，會導致細胞合成深色的色素「真黑素（eumelanin ）」。在多種哺乳動物中，若是失去 MC1R訊號傳遞，黑素細胞將無法生產真黑素，而改為合成紅色或黃色的「褐黑素（pheomelanin）」。
不過影響人類頭髮紅色與否，不只 MC1R 基因一個因素；除了紅髮以外，人類頭髮還有很多種顏色，或許同時受到許多基因影響。探討這類遺傳變異與外貌特徵之間關係的問題，最近英國建構的遺傳資料庫「UK Biobank」，不但樣本眾多，而且有著詳細的資訊記錄，成為合適的研究材料。
導致紅髮的基因與影響力
為了尋找影響髮色的基因，研究團隊一共選擇資料庫中 343234 位英國人納入分析；至於頭髮顏色，則來自每個人的自我申報。約 34 萬位研究對象中，紅髮佔的比例不高，女生是 5.2%，男生是 3.8%，平均為 4.6%。（資料庫取樣中女生比男生更多 2.5 萬人）
研究者採用簡稱為 GWAS，也就是近來流行的「全基因組關聯分析（Genome-wide association study）」，發現基因組上與紅髮關係最明顯的位置，位於第 16 號染色體，毫不意外地正是 MC1R 基因所在的區域一帶。
然而，假如只考慮 MC1R 一個基因在不同受測者間的 DNA 變異，大概只能解釋紅髮 73% 的遺傳度（heritability）。也就是說，的確有些人的 MC1R 基因變異版本與紅髮高度相關，或許可稱之為「紅髮版 MC1R」，卻也有人配備紅髮版的基因，可是髮色仍是淡棕或金髮。顯然除了 MC1R以外，還有其他遺傳變異也影響一個人是否會是紅髮。
這次分析中，研究者也在基因組上其他位置，找到與紅髮相關的 DNA 變異，不過這些變異的影響力，當然都遠遠不如 MC1R。考慮所有已知的變異一起計算，能解釋的紅髮遺傳度將上升到 90%。
從金髮到黑髮，受眾多基因微幅影響
除了比例不高的紅髮者以外，資料庫中大部分人的髮色介於黑色到金色之間，可以視為由深到淺色的一條光譜，分為 4 種：黑色（女 1.5%、男 7.4%、平均 4.2%）、深棕色（女 37.2%、男 37.2%、平均 37.2%）、淺棕色（女 42.5%、男 40.0%、平均 41.1%）、金色（女 12.7%、男 10.0%、平均 11.5%）。研究團隊將這 4 種髮色一起分析。（仍有 1.4% 的人不屬於上述 5 種髮色）
整體看來，一共偵測到大約 200 處的遺傳變異，與黑、棕、金髮色有關，不過每一處變異的影響程度似乎都不是很大。至少這批 DNA 差異中，沒有一個對髮色的影響力，有到 MC1R對紅髮與否那麼強烈。根據這些新找到的 DNA 變異，金髮的遺傳度大概能解釋 73%，棕髮則是 47%。
許多影響髮色的遺傳變異，並不會改變基因轉譯後的蛋白質序列，因此應該是透過改變基因調控的方式，比方說基因表現量的增減，或是基因作用時機的變化，來影響髮色。
至於影響髮色的細胞種類，目前已知至少有 3 種細胞牽涉其中，除了合成色素的黑素細胞之外，還有角質細胞（keratinocyte）與纖維母細胞（fibroblast）。
相當有意思的是，頭髮呈現什麼顏色與色素有關，但是會影響髮色的基因不一定如 MC1R般，是直接影響細胞的色素製造，也有些基因的作用，是改變頭髮的生長方式，或是影響頭髮的質地（texture）。
也值得一提的是，UK Biobank 成立至今，已經嘉慧了世界各地眾多研究者，完成不少品質優秀的論文。好的資料庫，真的對科學研究幫助很大！[3][4]
文／寒波
延伸閱讀：分析5.58億年前膽固醇，追尋最古老的埃迪卡拉紀動物參考文獻：
1. Morgan, M. D., Pairo-Castineira, E., Rawlik, K., Canela-Xandri, O., Rees, J., Sims, D., … & Jackson, I. J. (2018). Genome-wide study of hair colour in UK Biobank explains most of the SNP heritability. Nature communications, 9(1), 5271.
https://www.nature.com/articles/s41467-018-07691-z
2. Hair colour gene study sheds new light on roots of redheads’ locks
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-12/uoe-hcg121018.php?
3. 滅亡萬年的尼安德塔人，他們的DNA對現代人有哪些影響？
http://neanderthaldna.pixnet.net/blog/post/219211197
4. 造血幹細胞的遺傳變異，與血癌有什麼關係？
https://geneonline.news/index.php/2018/08/15/blood-forming-stem-cells-and-blood-cancer/
