News & media services

Därför får vissa höns randiga fjädrar

2017-04-09

En ny studie förklarar varför t ex den franska hönsrasen Coucou de Rennes (Göken från Rennes) har svart- och vitrandiga fjädrar.

Fåglar visar upp en otrolig biologisk mångfald vad det gäller fjäderdräktens mönster och färger. Men hur uppstår dessa fascinerande mönster? I en ny studie visar svenska och franska forskare att det krävs två oberoende mutationer för att hönsen ska få så kallad gökfärg, dvs svart- och vitrandiga fjädrar. De två mutationerna påverkar funktionen av genen CDKN2A som är en känd så kallad tumörsuppressorgen.

Kartläggningen av vilka gener som bestämmer däggdjurs pälsfärg och fåglars fjäderdräkt har gjort stora framsteg de senaste 20 åren. Den största utmaningen är nu att förstå hur färgmönstren uppkommer. Här står fåglarna i en klass för sig vad det gäller variationsrikedom och komplexitet. I en ny studie har forskarna studerat hur den randiga färgteckningen ”sex-linked barring”, uppkommer hos höns. På svenska kallas detta gökfärg eftersom de randiga fjädrarna påminner om gökens fjäderdräkt. I Frankrike finns till exempel en ras som heter Coucou de Rennes (Göken från Rennes).

Två oberoende mutationer

Forskarna har visat att gökfärgen beror på två oberoende mutationer som tillsammans påverkar funktionen av den så kallade CDKN2A-genen. Den ena är en regulatorisk mutation som ökar uttrycket av CDKN2A i fjäderns pigmentceller. Den andra mutationen gör att det protein som CDKN2A ger upphov till blir mindre aktivt.

För att säkerställa att det rör sig om två oberoende mutationer har man även undersökt höns som bär en genvariant som bara har den regulatoriska mutationen och dessa höns blir mycket ljusa med bara svagt färgade band.

– Detta talar för en evolutionär process där först den regulatoriska mutationen uppstår och i ett senare skede en annan mutation som påverkar proteinstrukturen, säger Leif Andersson, professor vid Uppsala universitet, SLU och Texas A&M University, som har lett studien..

– Tillsammans ger de två mutationerna upphov till en fjäderdräkt som vi människor upplever som särskilt attraktiv, menar Leif Andersson. Den viktigaste orsaken till att vi ser en så omfattande variation i färgteckningen hos våra husdjur är att vi helt enkelt uppskattar denna biologiska mångfald så länge som husdjuren är friska och producerar de nyttigheter de berikar våra liv med.

Studien illustrerar värdet av att använda husdjur som modell för evolutionära processer i naturen. Forskarna är övertygade om att denna evolution av genvarianter, som beror på fler än en mutation, snarare är regel än undantag i naturen.

Motsatt effekt hos höns med gökfärg

Genen CDKN2A är en känd så kallad tumörsuppressorgen, dvs en gen som normalt förhindrar att en cell omvandlas till en cancercell. Mutationer som inaktiverar denna gen är den vanligaste orsaken till malignt melanom.

– Våra resultat visar att genvarianten som orsakar gökfärg hos höns har precis motsatt effekt jämfört med de mutationer hos människor som ökar risken att drabbas av melanom, förklarar Doreen Schwochow Thalmann forskarstuderande vid SLU.

I studien har man visat att gökfärgen är kopplad till en ökad aktivitet av CDKN2A-genen som gör att det tidvis blir brist på pigmentceller under en enskild fjäders utveckling. De vita banden uppkommer under de faser då pigmentsyntesen ligger nere på grund av en brist på pigmentceller.

– Uppenbarligen är pigmentceller särskilt känsliga för förändringar i CDKN2A genens funktion eftersom inaktiverande mutationer hos människa i första hand är associerad med melanom men inte andra cancerformer och höns som bär aktiverande mutationer verkar endast ha en förändrad fjäderdräkt, säger Doreen Schwochow Thalmann.

– Det är fascinerande att en betydande del av världsproduktionen av ägg och kycklingkött sker med höns som bär dessa mutationer i en känd tumörsuppressorgen, säger Leif Andersson. Många hönsraser som används i kommersiell produktion, till exempel värphönsrasen vit leghorn, bär på anlaget för gökfärg men det syns inte eftersom de också bär ett anlag för vit färg som maskerar gökfärgen.


Publikation:
Schwochow Thalmann D, Ring H, SundstroÈm E, Cao X, Larsson M, Kerje S, et al. (2017) The evolution of Sex-linked barring alleles in chickens involves both regulatory and coding changes in CDKN2A. PLoS Genet 13(4): e1006665 https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1006665