Ha az emberiség leghosszabb ideje futó és leglátványosabb eredményeket produkáló genetikai kísérletét kellene megnevezni, akkor a kutyatenyésztés igen jó eséllyel pályázhatna a lista első helyére, mint arra az eddigi legteljesebb kutya törzsfát publikáló csapat is rámutat [1]. Az egyik elterjedt vélekedés szerint az első szelidített ebek valahol Ázsiában jelentek meg és innen vándoroltak különböző nomád csoportok oldalán a sarkkör felé, Afrikába illetve végül Európába. Mindenesetre ezt látszik alátámasztani a fent említett tanulmány eredménye is, hiszen a kutyák törzsfáján a farkashoz legközelebbi ebek ősi ázsiai és arktikus fajtákhoz tartoznak (1. Ábra).
1. Ábra: Nyocvanöt kutyafajta és a szürke farkas genetikai összehasonlításából készült törzsfa. Az ázsiai és arktikus fajokat tartalmazzák a legrégebbi elágazások, míg a legtöbb Európában nemesített faj a klasszikus statisztikai módszerekkel nehezen szétválasztható “All other breeds” csoportba került. (Ezen belül érzékenyebb módszerek három nagyobb csoportot különítettek el: az elsőbe elsősorban a pásztorkutyák pl. skótjuhász, komondor, kuvasz kerülnek, de ide tartozik a bernáthegyi és a szürke agár is (ez utóbbi meglepő lehet, hiszen az afgán agár az egyik ősi fajtaként jelenik meg: arról lehet szó, hogy a szürke agarat később nemesítették az afgán névrokonától függetlenül), a másodikba a masztif-félék (masztif, bulldog, boxer, bull-terrier) találhatók (itt külséejében “kakukktojás” a németjuhász) még minden más fajta a harmadik csoportban van.) [1]
Mindenestre a szorgalmas és céltudatos tenyésztgetésnek meglett az eredménye mind genetikailag (a fajták közötti genetikai különbség a különböző kutyák közti variáció közel harmadát teszi ki – összehasonlításként a nagyon elkülönült humán populációk között is max. 5-10% ez az arány), mind mint azt nyilván fölösleges ecsetelnem kinézetileg (fenotípusosan). Mi okozhatott ilyen – viszonylag – gyors fenotípusos változást? Az egyik lehetséges okról, a gének szabályozó szekvenciáiban bekövetkező változásról már írtam korábban, de van egy másik igen érdekes elképzelhető ok is.
A különböző genomokban viszonylag gyakoriak az ún. mikroszatelliták. Ezek általában két vagy három bázis ismétlődéséből állnak (pl. CACACACACACA… vagy CAGCAGCAGCAGCAG…), előbbi főként nem kódoló DNS-re jellemző, míg utóbbi a fehérjéket kódoló DNS-re . Mindmáig nem teljesen tisztázott okokból, de a legvallószínűbbnek a DNS polimeráz “megcsúszását” tartják, az ismétlődések száma gyakran változik különböző egyedek között (ez az oka annak, hogy kódoló szekvenciában triplet ismétlődések vannak, hiszen a genetikai kód is “hárombetűs”, így a csúszás erdeménye egy extra aminosav, míg dinukleotida ismétlődés esetén, az egész “leolvasó keret” eltolódna és a mikroszatellita után levő DNS teljesen mást kódolna). Ezt egyrészt remekül lehet hasznosítani rokonsági vizsgálatokban (ha közeli rokonokban vizsgálunk több mikroszatellitát, azok nagy valószínűséggel egyezni fognak), másrészt azonban a túl hosszúvá váló ismétlődések olyan súlyos betegségeket okozhatnak mint a spinocerebelláris ataxia vagy a Huntington-kór.
Egy texasi kutatócsoport azt kezdte el vizsgálni, hogy összefüggésbe hozhatók-e a mikroszatelliták hossza az egyes kutyák morfológiai tulajdonságaival [2].
2. Ábra: Kutyakoponyák morfológiájának gyors változása: az A panelben fajtiszta bernáthegyi koponyák láthatók ~1850-ből (felül), 1921-ből (középen) és 1967-ből (alul), a B panelen bull-terrier koponyák 1931-ből, 1950-ből és 1967-ből, végül a C panelen újfullandi koponyák 1926-ból, 1964-ből és 1971-ből. A középső terrier-koponya gazdájának runx-2 génjében az egyik mikroszatellita hosszabb mint a modern bull-terrierek azonos génjében. (Ez alátámasztja a kutatók modelljét, de azért egy egyfős minta nem igazi, szóval csak óvatosan lelkesedni… ;-)) [2]
A koponyamorfológiát befolyásoló transzkripciós faktorokat végignézve korellációra leltek a Runx-2 nevű fehérjében levő mikroszatelliták hossza és a koponya alakja között. A Runx-2-ben kétfajta mikroszatellita van egymás után: az egyik egy poli-glutamin (polyQ) szekvenciát kódol, a másik pedig egy poli-alanint (polyA). Általában más kísérleti rendszerekben a polyQ növekedés (bizonyos határok között) a transzkripció aktivációs képességet növelik, míg a polyA növekedés ugyanazt csökkenti. A kimutatott összefüggés szerint a polyQ/polyA arány összefügg a koponya hosszával és hajlásával (2. Ábra).
Hogy egy kis plusz zamata legyen a sztorinak a pireneusi juhászkutyákban jelen levő polidaktíliát (hat lábujjuk van az ebeknek) is hasonló okra tudták visszavezetni. Ezúttal az Alx4 transzkripciós faktorban leltek egy 51 bázispárnyi deléciót (amely semelyik más kutyafajtában nem volt jelen). Ennek okán valószínűleg az Alx4 működésképtelenné válik és nem tudja a célgénjeit aktiválni a fejlődő végtagbimbóban; az Alx4 mutáns allélját hordozó egerek is egy extra lábujj büszke tulajodnosai (3. Ábra).
3. Ábra: Az Alx-4 mutációja mind egerekben, min pireneusi juhászkutyákban többujjúságot (polidaktíliát) okoz. [2]
[1] Parker HG, Kim LV, Sutter NB, Carlson S, Lorentzen TD, Malek TB, Johnson GS, DeFrance HB, Ostrander EA, Kruglyak L. (2004) Genetic structure of the purebred domestic dog. Science 304:1160-1164.
[2] Fondon JW 3rd, Garner HR. (2004) Molecular origins of rapid and continuous morphological evolution. Proc Natl Acad Sci USA 101(52):18058-63. Epub 2004 Dec 13.