การเปลี่ยนแปลงรหัสพันธุกรรมเพียงตัวอักษรเดียวก็เพียงพอที่จะสร้างผมสีบลอนด์ในมนุษย์ ซึ่งตรงกันข้ามกับบรรพบุรุษที่มีผมสีเข้มอย่างมาก การวิเคราะห์ใหม่โดยนักวิทยาศาสตร์ของ Howard Hughes Medical Institute (HHMI) ได้ระบุการเปลี่ยนแปลงนั้น ซึ่งพบได้ทั่วไปในจีโนมของชาวยุโรปเหนือ และแสดงให้เห็นว่ามันปรับการควบคุมของยีนที่จำเป็นได้อย่างไรDavid Kingsley นักวิจัย HHMI จาก Stanford University ซึ่งเป็นผู้นำการศึกษากล่าวว่า "ความผันแปรทางพันธุกรรมเฉพาะในมนุษย์นี้เกี่ยวข้องกับ a> แต่มันไม่เกี่ยวข้องกับสีตาหรือลักษณะการสร้างเม็ดสีอื่นๆ" "ความจำเพาะของสวิตช์แสดงให้เห็นชัดเจนว่าการเปลี่ยนแปลงสีอย่างอิสระสามารถเข้ารหัสเพื่อสร้างลักษณะเฉพาะในมนุษย์ได้อย่างไร" Kingsley และเพื่อนร่วมงานตีพิมพ์ผลการวิจัยของพวกเขาในวารสาร Nature Genetics ฉบับวัน ที่1 มิถุนายน 2014 Kingsley กล่าวว่ายีนจำนวนหนึ่งน่าจะเป็นตัวกำหนดสีผมของมนุษย์ อย่างไรก็ตาม พื้นฐานทางโมเลกุลที่แม่นยำของลักษณะนี้ยังคงเข้าใจได้ไม่ดีนัก แต่การค้นพบการเปลี่ยนสีผมตามพันธุกรรมของ Kingsley ไม่ได้เริ่มต้นจากความอยากรู้ลึกเกี่ยวกับผมสีทอง มันเริ่มต้นด้วยปลา เป็นเวลากว่าทศวรรษที่ Kingsley ได้ศึกษากระโหลกหลังหนาม 3 ซี่ ซึ่งเป็นปลาขนาดเล็กที่บรรพบุรุษทางทะเลเริ่มตั้งรกรากในทะเลสาบและลำธารเมื่อสิ้นสุดยุคน้ำแข็งครั้งสุดท้าย จากการศึกษาว่าสัตว์จำพวกสติ๊กเดิ้ลแบ็คปรับตัวให้เข้ากับแหล่งที่อยู่อาศัยทั่วโลกได้อย่างไร คิงส์ลีย์กำลังค้นพบหลักฐานของการเปลี่ยนแปลงระดับโมเลกุลที่ขับเคลื่อนวิวัฒนาการ ในปี พ.ศ. 2550 เมื่อทีมของเขาตรวจสอบว่าประชากรปลาที่แตกต่างกันมีสีผิวอย่างไร พวกเขาค้นพบว่าการเปลี่ยนแปลงของยีนเดียวกันได้ผลักดันให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของเม็ดสีในปลาที่พบในทะเลสาบและลำธารต่างๆ ทั่วโลก พวกเขาสงสัยว่าสิ่งเดียวกันนี้ถือเป็นจริงหรือไม่ ไม่ใช่แค่ในแหล่งน้ำจำนวนมากที่สัตว์จำพวกนี้วิวัฒนาการไปเท่านั้น แต่รวมถึงสายพันธุ์อื่นๆ ด้วย การสำรวจจีโนมโดยกลุ่มอื่น ๆ ได้เปิดเผยว่ายีน - คิทลิแกนด์ - มีความสำคัญทางวิวัฒนาการในหมู่มนุษย์ คิงส์ลีย์กล่าวว่า "ยีนแบบเดียวกับที่เราพบว่าควบคุมสีผิวในปลาแสดงให้เห็นลักษณะเด่นของการคัดเลือกในประชากรมนุษย์ที่แตกต่างกันทั่วโลก" คิงส์ลีย์กล่าว ทีมงานของเขาได้แสดงให้เห็นว่าในมนุษย์ คิทลิแกนด์รุ่นต่างๆ นั้นมีความเกี่ยวข้องกับความแตกต่างของสีผิว นอกจากนี้ ทั้งในปลาและมนุษย์ การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกับความแตกต่างของเม็ดสีนั้นห่างไกลจากดีเอ็นเอที่เข้ารหัสโปรตีนลิแกนด์ของคิท ในบริเวณจีโนมที่มีองค์ประกอบควบคุมอยู่ Kingsley กล่าวว่า "ดูเหมือนว่าการกลายพันธุ์ตามกฎข้อบังคับในปลาและมนุษย์กำลังเปลี่ยนเม็ดสี การศึกษาของ Kingsley ภายหลังแสดงให้เห็นว่าเมื่อลักษณะใหม่วิวัฒนาการในประชากรปลาที่แตกต่างกัน การเปลี่ยนแปลงใน DNA ตามกฎข้อบังคับมีส่วนรับผิดชอบประมาณ 85 เปอร์เซ็นต์ของเวลาทั้งหมด การศึกษาความสัมพันธ์ทั่วทั้งจีโนมได้เชื่อมโยงลักษณะหลายอย่างของมนุษย์กับการเปลี่ยนแปลงใน DNA ตามกฎข้อบังคับเช่นกัน การติดตามองค์ประกอบด้านกฎระเบียบเฉพาะในพื้นที่กว้างใหญ่ของจีโนมอาจเป็นเรื่องที่ท้าทาย "เราต้องเลือกให้ดีว่าองค์ประกอบด้านกฎระเบียบใดที่เราตัดสินใจขยายเข้าไป" คิงส์ลีย์กล่าว "เราคิดว่าอย่างน้อยสีผมของมนุษย์ก็น่าสนใจพอๆ กับสีผิวของกระดูกสันหลัง" ทีมงานของเขาจึงมุ่งความสนใจไปที่ลักษณะการสร้างเม็ดสีของมนุษย์ที่ดึงดูดความสนใจมาอย่างยาวนานในประวัติศาสตร์ ศิลปะ และวัฒนธรรมสมัยนิยม คิทลิแกนด์เข้ารหัสโปรตีนที่ช่วยในการพัฒนาเซลล์สร้างเม็ดสี ดังนั้นจึงเหมาะสมที่การเปลี่ยนแปลงการทำงานของมันอาจส่งผลต่อสีผมหรือสีผิว แต่โปรตีนคิทลิแกนด์ยังมีบทบาทอื่นๆ มากมายทั่วร่างกาย โดยมีอิทธิพลต่อพฤติกรรมของเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือด สารตั้งต้นของสเปิร์มหรือไข่ และเซลล์ประสาทในลำไส้ คิงส์ลีย์ต้องการทราบว่าการเปลี่ยนแปลงของดีเอ็นเอที่อยู่รอบๆ ยีนที่สำคัญนี้สามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสีได้อย่างไร โดยไม่รวมถึงฟังก์ชันอื่นๆ ของคิทลิแกนด์ Catherine Guenther ผู้เชี่ยวชาญด้านการวิจัย HHMI ในห้องทดลองของ Kingsley เริ่มทำการทดลองเพื่อค้นหาสวิตช์ควบคุมที่อาจควบคุมสีผมโดยเฉพาะ เธอตัดส่วนของ DNA มนุษย์ออกจากบริเวณที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมของสาวผมบลอนด์ก่อนหน้านี้ และเชื่อมโยงแต่ละชิ้นส่วนเข้ากับยีนของนักข่าวที่สร้างสีฟ้าที่บ่งบอกความเป็นตัวตนเมื่อเปิดสวิตช์ เมื่อเธอแนะนำสิ่งเหล่านี้ในหนู เธอพบว่า DNA ชิ้นหนึ่งเปิดการทำงานของยีนในการพัฒนารูขุมขนเท่านั้น "เมื่อเราพบสวิตช์รูขุมขน เราก็สามารถถามได้ว่าอะไรคือความแตกต่างระหว่างผมบลอนด์และผมสีน้ำตาลเข้มในยุโรปตอนเหนือ" คิงส์ลีย์กล่าว การตรวจสอบดีเอ็นเอในส่วนการกำกับดูแลนั้น พวกเขาพบรหัสพันธุกรรมเพียงตัวอักษรเดียวที่แตกต่างกันระหว่างบุคคลที่มีสีผมต่างกัน ขั้นตอนต่อไปคือการทดสอบผลกระทบของแต่ละเวอร์ชันต่อกิจกรรมของยีนลิแกนด์ของคิท การทดลองเบื้องต้นของพวกเขาซึ่งดำเนินการในเซลล์เพาะเลี้ยง ระบุว่าการวางยีนภายใต้การควบคุมของสวิตช์ "ผมบลอนด์" ลดการทำงานของมันลงประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับสวิตช์เวอร์ชัน "สีน้ำตาล" การเปลี่ยนแปลงดูเหมือนเล็กน้อย แต่ Kingsley และ Guenther สงสัยว่าพวกเขาได้ระบุจุดวิกฤติในลำดับดีเอ็นเอแล้ว นักวิทยาศาสตร์ได้ออกแบบหนูตัวต่อไปด้วยยีนคิทลิแกนด์ที่อยู่ภายใต้การควบคุมของตัวเร่งผมสีน้ำตาลหรือผมสีบลอนด์ การใช้เทคโนโลยีที่พัฒนาโดย Liqun Luo ซึ่งเป็นผู้ตรวจสอบ HHMI ที่ Stanford เช่นกัน พวกเขาสามารถมั่นใจได้ว่ายีนแต่ละตัวถูกแทรกด้วยวิธีเดียวกันอย่างแม่นยำ เพื่อให้หนู 2 ตัวมีความแตกต่างกันเพียงตัวอักษรเดียวในสวิตช์รูขุมขน - - คนหนึ่งถือรุ่นบรรพบุรุษ อีกคนหนึ่งถือรุ่นผมบลอนด์ Kingsley กล่าวว่า "เมื่อคุณดูที่พวกมัน แน่นอนว่าคู่เบสหนึ่งคู่ก็เพียงพอที่จะทำให้สีผมของสัตว์อ่อนลงได้ แม้ว่าการแสดงออกของยีนจะต่างกันเพียง 20 เปอร์เซ็นต์ก็ตาม" Kingsley กล่าว "นี่เป็นตัวอย่างที่ดีของการปรับความแตกต่างของกฎระเบียบที่อาจก่อให้เกิดลักษณะที่แตกต่างกัน กลไกทางพันธุกรรมที่ควบคุมผมบลอนด์ไม่ได้เปลี่ยนแปลงชีววิทยาของส่วนอื่นๆ ของร่างกาย มันเป็นตัวอย่างที่ดีของลักษณะที่เป็นผิวหนัง ลึก -- และลึกเพียงผิวหนัง" จากกิจกรรมต่างๆ ของคิทลิแกนด์ทั่วร่างกาย คิงสลีย์กล่าวว่าองค์ประกอบด้านกฎระเบียบหลายอย่างน่าจะกระจัดกระจายไปทั่วดีเอ็นเอที่อยู่รอบๆ ยีน "เราคิดว่าจีโนมเกลื่อนไปด้วยสวิตช์" เขากล่าว และเช่นเดียวกับการเปลี่ยนสีผม องค์ประกอบด้านกฎระเบียบหลายอย่างที่ควบคุมคิทลิแกนด์และยีนอื่นๆ อาจปรับกิจกรรมอย่างละเอียด "ขึ้นหรือลงเล็กน้อยถัดจากยีนหลัก แทนที่จะเป็นเปิดหรือปิด ก็เพียงพอแล้วที่จะสร้างความแตกต่างที่สำคัญ เคล็ดลับคือ สวิตช์ใดที่เปลี่ยนไปเพื่อสร้างลักษณะใด "แม้จะมีความท้าทาย แต่ตอนนี้เรามีวิธีที่ชัดเจนในการเชื่อมโยงลักษณะเฉพาะกับการเปลี่ยนแปลงของ DNA ฉันคิดว่าคุณจะเห็นการศึกษาประเภทนี้อีกมากในอนาคต ซึ่งนำไปสู่ความเข้าใจที่ดีขึ้นทั้งพื้นฐานระดับโมเลกุลของความหลากหลายของมนุษย์ และความอ่อนแอหรือความต้านทานต่อโรคทั่วไปหลายชนิด” คิงสลีย์กล่าว