A hosszú ideje tartó tudományos bloggolás egyik előnye, hogy időnként lehetőségünk nyílik egy-egy hosszabb sztori befejezésére is (a hátrányok is nyilvánvalók: sokkal jobban tudatában vagyunk az idő visszafordíthatatlan múlásának). Jelen esetben egy olyan megfigyeléssorozatról van szó, ami a színében a floridai tengerpart homokdűnéihez alkalmazkodott Peromyscus egérpopuláció evolúciójáról szól, pontosabban a színeváltozásuk molekuláris mibenlétéről.
Bő három és fél évvel ezelőtt írtam a Hopi Hoekstra vezette kutatásról, ami akkor addig a pontig jutott el, hogy a színváltozást három gén mutációja okozhatta, amelyek közül egyik az a mintázat evolúcióknál mindeig előkerülő Mc1r, a másik a c-Kit, és a harmadik a mai történetünk szempotjából is fontos Agouti. Az Agouti érdekessége, hogy már hosszú ideje tudjuk, hogy szerepet játszik a pigmentáció szabályozásában (konkrétan gátolja azt), de sejtszintű hatása mindeddig homályban maradt.
Hoekstra csoportja legelőször részletesen elemezte a mintázat változást, ami a színezetet létrehozó ún. melanocita sejtek számának ill. előfordulási területüknek a csökkenésére vezethető vissza. Mint azt az alábbi ábra mutatja, ennek következménye az általában világosabb szőr-szín, illetve ez a jelenség, már születéskor nyilvánvaló, mint azt az egynapos egerek bőrén is látni.
Hogy jobban megértsék, milyen szerepet játszik az Agouti allél-változata mindennek a kialakításában, először megvizsgálták a génben található fehérjekódoló szekvenciát. Ebben nem találtak semmilyen érdemleges változást, így elég ésszerűnek tűnik kijelenteni, hogy egy szabályozó mutációról van szó.
Mielőtt jobban elmerültek benne, hogy mi is az allél konkrét hatása a fejlődésre, előbb azt is megnézték, hogy milyen hatása van, ha csak az Agouti allél mutáns az egerekben. (Mint az elején írtam, a “valódi” parti Peromyscus egerekben három gén mutációja is megfigyelhető.) Ezért ún. Agouti LL egyedeket hoztak létre, amelyek csak az agouti mutáns allélját hordozzák homozigóta formában. Ezekben a szőr-színezet kivilágosodása ugyanúgy megfigyelhető, mint a “parti” rokonaikban, illetve a hátukon levő színes tartomány is visszaszorul (bár ez nem annyira drámai).
Viszont akárcsak a valódi parti Peromyscus egyedek hasi (ventrális) bőrében itt is egyértelműen kimérhető, hogy a mutáns allél sokkal magasabb Agouti kifejeződési szintet hoz létre. Azaz a szóban forgó szabályozó mutáció eredménye, hogy a gén expressziója megnő.
Mindez festési eljárásokkal is egyértelműen kimutatható: az Agouti kifejeződése szélesebb tartományban magasabb szinten detektálható az Agouti LL egerekben, mint a szárazföld belsejében élő, vad típusú rágcsálókban.
Mindennek a hatása aztán a (Trp1 enzim jelenléte által felismerhető) melanociták számára és disztibúciójára nézve is egyértelműnek tűnik: kevesebben vannak és kisebb területet fednek le a háti oldalon.
További kísérletek azt is tisztázták, hogy miként függ össze a két megfigyelés: az Agouti nem a melanociták teljes fejlődését gátolja, mert korai, éretlen fázisukban azok ugyanúgy jelen vannak a bőr hasi és háti oldalán. Mindössze az “érésükkel” van gond, amikor elkötelezett, terminálisan differenciált sejtek lesznek belőlük és a köztakaró egy mélyebb rétegéből, a dermiszből, a legfelsőbb rétegbe, az epidermiszbe vándorolnak, hogy ott a szőrtüszőkbe vándoroljanak, s részt vegyenek a színezet kialakításában.
Az egész történet szép példája annak, hogy miként lehet néhány kulcs gén kifejeződésének szabályozásával fontos, evolúciós léptékű változásokat elérni, amiket aztán a szelekció ereje rögzít a megfelelő populációkban.
Manceau M, Domingues VS, Mallarino R, Hoekstra HE. (2011) The developmental role of Agouti in color pattern evolution. Science 331: 1062-5.
Nem tartozik a tárgyhoz, és nem is túl professzionális a kijelentés, de ezek tök cukik 🙂