Egerek szőrszínadaptációja

Egy adaptációs történet akkor kerek, ha bizonyítottuk, hogy (1) öröklődik a tulajdonság, (2) jelen van több változat a populációban, és (3) a változatok között rátermettségkülönbség van.

Az Egyesült Államok területén elterjedt őzegér (Peromyscus maniculatus) már több érdekes  evolúcióbiológiai tanulmány alanya volt. Alkalmazkodott a magas hegyekben való élethez és monogám életvitelének genetikai alapjaira is fény derült. Most egy az egerek körében amúgy nem ritka rejtőszín kialakulásáról ad számot egy tanulmány a Science hasábjain. Azt sem tagadom, hogy az index is írt erről. Akkor most a történetről egy evolúcióbiológus szemével.

Szóval van ez az egerünk, amely alapesetben a hátán sötétebb színű és sötétebb színű talajon él. 8000–10000 évvel ezelőtt alakultak ki Nebraska homokdűnéi, amelyek a környezetükről eltérően világos színűek. Ezeken világosabb színűek is az egerek. Minden bizonnyal ez jobb rejtőszín, és véd a ragadozóktól. Pontosan ezt kell bizonyítani.

Adaptációs hipotézis: A világos szőrszín segít elrejtőzni az egereknek a homokos talajon, míg a sötétebb talajon a sötétebb szőrszín adaptív. 

Különböző szőrszínű őzegér azonos színű talajon

A hipotézis teszteléséhez lekerítettek hat 50×50 méteres területet, amelyekből három homokon és három a sötétebb színű talajon lett kijelölve. A körbezárt területekről kiszedték az ott élő egereket és az egerekre veszélyes földi ragadozókat. Majd ezt követően beraktak 75–100 egeret, amelyek között elég különböző színű is volt (a fele egyik fajta talajú helyről lett idehozva, a másik a másikféléről). Tizennégy hónapig figyelték, hogy az egerek hogyan élnek (vagy inkább halnak) a körbekerített területeken. A 14 hónap végére a legtöbb területről minden egér kihalt, ami nagyjából megfelel a természetes mortalitásuknak. Mivel földi ragadozók (kígyók) nem voltak, így pusztulásukért ragadozómadarak tehetők felelőssé, főleg baglyok.

A kétféle terület: (D) homokos, világos talaj és (E) sötétebb talaj. A lezárt területeket a (C) panel mutatja. A bal alsó sarokban két egérke látható a nekik nem megfelelő színű talajon.

Mindkét típusú helyen azon egerek éltek inkább túl, amelyek olyan helyről lettek befogva, mint amilyen a körbekerített terület is volt. Tehát a világos helyen a világos színűek, a sötét talajú helyeken a sötét bundájú egerek éltek inkább túl. Így a kísérlet előrehaladtával a bezárt helyeken levő egérpopuláció színösszetétele változott. Az evolúció az öröklődő tulajdonságok gyakoriságának változása időben, és itt pontosan ezt történt, tehát a helyi populáció evolválódott. Mivel túlélésbeli különbség okozza a színösszetétel változását, így van rátermettségkülönbség és így ez adaptáció.

A 3 havonta tartott létszámellenőrzés eredménye (A) világos és (B) sötét talajon. A vonal mutatja, hogy mennyire más az ehhez a talajszínhez nem adaptálódott egerek túlélése az adaptálódottakéhoz képest. Az (E) és (F) panel pedig az egerek hátának világosságát és a túlélésük valószínűségét mutatja. Világos talajon a világosabb egerek túlélése magasabb, míg sötét talajon a sötétebb színű egereké.

Mi a genetikai háttere a szőrszín különbségének?

Egy tisztességes adaptációs történetben azt is meg kell vizsgálni, hogy öröklődik-e a tulajdonság. Feltételezték, hogy a színért az Agouti génben vagy annak kifejeződését befolyásoló régióban lehet különbség. Mivel a kísérletben használt egerektől vettek vért, így mindegyiket meg is lehetett szekvenálni és megnézni, hogy mely változatok korrelálnak a színnel és a túléléssel. Végül 6 változás a szabályozó régióban és egy szerin aminosav kivágódása az Agouti génben lehet felelős a színkülönbségért.

A szerin kivágódás hatását tovább vizsgálták (ezt a változást hívták ΔSer mutációnak). A gén két változatát ilyen gént nem kifejező laboregerekbe (C57BL/6) vitték be. Ez az egértörzs fekete színű. Azt várjuk, hogy a mutáns Agouti géntől világosabb lesz a szőrszínük. Ezt is kapták. Tehát a természetben tapasztalt változatért ez a gén és annak változatai (is) felelősek. Ezzel nemcsak az öröklődést mutatták meg, de a konkrét genetikát (annak egy komponensét) is sikerült feltérképezni.

Laboregerek az őzegérből származó vad típusú (balra) és mutáns (jobbra) Agouti génnel. A szerind kivágódást tartalmazó gén, tényleg világosabb színt okoz.

A kutatók a pontos mechanizmust is feltárták, azaz hogy a génváltozat milyen molekuláris mechanizmus révén csökkenti a feomelanin termelését. Ezzel nem terhelem az olvasókat.

Érdekes kérdés, hogy mi volt ebben a kutatásban az, amitől ez ekkora szenzáció? Egyrészt igen sok hasonló történet ismert az őzegérhez közeli rokon más egerekből (a tankönyvemben a Peromyscus polionotus hasonló színváltozatáról és adaptációjáról írok). Pont ezért tudhatták, hogy mely gén körül kell vizsgálódni. Ami szerintem a Science szerkesztőit meggyőzhette a közlésről, az az adaptációs magyarázat teljességének a kezelésre. Nemcsak a rátermettségkülönbség volt terepi kísérlettel megmutatva, de az öröklődés is genetikai/molekuláris biológiai módszerekkel. A kérdést tehát minden oldalról megvizsgálták, ahogy azt egy tisztességes adaptációs magyarázatnál meg is kéne mindig tenni.

Hivatkozott irodalom

Barrett, R. D. H., Laurent, S., Mallarino, R., Pfeifer, S. P., Xu, C. C. Y., Foll, M., Wakamatsu, K., Duke-Cohan, J. S., Jensen, J. D. és Hoekstra, H. E. 2019. Linking a mutation to survival in wild mice. Science 363(6426): 499–504