Narancspofa

A szorgalmas tenyésztők mesterséges szelekciója számos, tudományos szempontból érdekes hibridet hozott létre. Ezek egyike a mozaikos kanári.  

Azok a tenyészett fajták, amelyek rokon fajok hibridizációjából jöttek létre, genetikai/genomikai szempontból is különösen érdekesek, mert (szinte) minden adott ahhoz, hogy megfejtsük, mi állhat a hibridek egy-egy különleges vonásának hátterében.

Például a hímek és nőstények tollazatának színeiben jellegzetes eltéréseket mutató (szakzsargonban ez a nemi dimorfizmus) tűzcsízek (Spinus cucullatus – angolul “red siskin”) és nemi dimorfizmust nem mutató, közönséges kanárik keresztezéséből egy érdekes hibrid alakul ki, ami először főleg a csíz színeit fogja mutatni. Ám a tenyésztők, érdekes mintázatokat keresve ezeket a hibrideket még sok generáción keresztül visszakeresztezték a közönséges kanárikkal és ennek az irányított szelekciónak lett az eredménye egy olyan mozaikos kanári, amelyben a tollazat legnagyobb része fehér, de érdekes nemi különbség lesz megfigyelhető pár vörös folt helyzetében: a nőstényeknek csak a szárnyukon figyelhető meg egy narancs-színű folt, a hímeknek viszont a szárnya nagyobb része lesz ilyen színe és a fejük is. Ennek a genetikai okát vizsgálja meg egy portugáliai kutatócsoport napokban megjelent Science cikke. 

Ahogy feljebb utaltam rá, ebben az esetben a  visszakeresztezések hozadéka az is, hogy a tenyésztők egy szinte ideális rendszert hoztak létre a tűzcsízből bevitt jellegek genetikai térképezésére. Bár a kezdeti hibrid egyedek genomjuk 50-50%-át örökölték a kanáriktól és a csízektől, a későbbi generációkban a visszakeresztezések miatt egyre kevesebb maradt a tűzcsízek genetikai anyagából és ami maradt, az csak azért maradhatott, mert valami olyan változást okozott, ami a tenyésztők ízlésének megfelelt.

Mivel a narancssárga tollazat dimorfizmusa egyértelműen tűzcsíz-eredetű, ha sikerül beazonosítani, hogy melyik kromoszómadarabok maradtak fenn a mozaikos kanáriban ebből az ősi szülőből, azzal közelebb kerülünk a pigmentáció molekuláris mechanizmusának megértéséhez is. Pontosan ezt tették a szerzők és 24. kromoszóma egy darabja bizonyult “nyerőnek”, ezen találhatók nagy mennyiségben olyan DNS szakaszok (genetikai markerek), amelyek a tűzcsízre jellemzőek.

A szóbanforgó genom-szakaszt tüzetesen megnézve, kiderült, hogy a jelek szerint az okozati mutáció a BCO2 génhez köthető. A BCO2 a β-karotén oxigenáz 2 nevű enzimet kódolja, aminek a feladata a β-karotén nevű, mit ad ég, pont narancssárgás-vörösses színű pigment lebontása. A mutáció nem a fehérje szerkezetét befolyásolja, hanem a kódoló gén kifejeződését: a pigmentált tollfollikulusokban a gén nagyon alacsony expressziót mutat, a színtelenekben viszont magasat.

Vagyis egy olyan mutációról van szó, ami a BCO2 gén kifejeződését szabályozza és hímekben valamiért ez alacsonyabb, ezért kevésbé bomlik el a (narancs)sárgás pigment. Ez az a pont, ahol a “miért” apropóján már inkább csak ötletelés van – a jelek mind arra mutatnak, hogy egy olyan szabályozó elem van jelen a tűzcsízekből örökölt DNS szakaszban, mely lehetővé teszi a BCO2 nemi hormonok által történő szabályozását (legalább is bizonyos szövetekben). 

A történet azzal lett teljes, hogy megvizsgálták, más madárfajokban, ahol valami hasonló, pigmentáció-alapú nemi dimorfizmus figyelhető meg, van-e a BCO2 szabályozásában eltérés a nemek között. Ahogy a fenti ábrán is látszik, a kanárik esetében sem a melli, sem a hasi oldalon nem látunk különbséget a gén hímekben (kék) és nőstényekben (zöld) tapasztalt expressziója között. Ellenben a csicsőrke (Serinus serinus) és a házi pirók (Haemorhous mexicanus) esetében szintén felfedezhetők a tűzcsízéhez hasonló különbségek, vagyis a BCO2 szintekkel való “játék” egy olyan megoldás, amelyre az evolúció többször is rátalált.

(A borítókép a portugál Observador honlapjáról származik.)

Gazda MA, Araújo PM, Lopes RJ, Toomey MB, Andrade P,et al. (2020) A genetic mechanism for sexual dichromatism in birds. Science 368(6496): 1270-1274. doi: 10.1126/science.aba0803.