Az egér alagútja

Egy csomó élőlény saját maga építi fel otthonát, mint például a méhek, hangyák vagy madarak. Ezek egyik közös jellemzője, hogy nagyrészt egyszerű, öröklött viselkedésminták szükségesek az elkészítésükhöz. Nyilván érdekes kérdés, hogyan öröklődik a viselkedés és hogyan alakulhatnak ki az ezt szabályozó gének? Jesse N. Weber és munkatársai egy ilyen öröklött viselkedés genetikai alapjainak a felderítésére vállalkoztak.

A Peromyscus egerek több különböző faja ismert, amelyek nagyjából hasonló üregeket ásnak maguknak és ez a viselkedésük laboratóriumban is tanulmányozható. A P. polionotus és a P. maniculatus fajok nem olyan rég váltak el egymástól, még keresztezhetőek, ám jól láthatóan különböző lyukat ásnak maguknak. A P. polionotus nyílt mezőkön él, míg a P. maniculatus generalista, mezőkön és erdőkben is honos. A P. polionotus fészke egy hosszú kb. vízszintes alagútból áll, a végén a fészekkamrával, amihez még egy menekülőalagút is csatlakozik, ami kicsivel a felszín alatt vakon végződik. Először ezeknek a járatoknak a hosszát mérték meg különböző élőhelyeken, majd megállapították, hogy a termszetben különböző élőhelyeken körülbelül azonos hosszúságúak ennek az egérfajnak az alagútjai, ez látszik az első ábrán. Ez után laboratóriumi vizsgálatokba kezdtek, egy egeret adott méretű, talajjal töltött dobozba helyeztek két napra, majd az általa ásott lyukat poliuretán habbal töltötték ki (az egeret előtte természetesen kivették), aztán ezt a habdarabot mérték meg. Minden egyedet háromszor tettek így próbára, hogy csökkentsék a szórást. A fogságban szaporított egerek, amelyek sohasem éltek talajba vájt üregekben is sikeresen ástak fészket maguknak, ez is megerősítette, hogy öröklött tulajdonságról van szó. A P. polionotus és a P. maniculatus egyedek azonos körülmények között is különböző hosszúságú üregeket ástak, ez látszik a második ábrán (az “a” felén a bejárati alagút hosszát tüntették fel, a “b” felén a menekülőalagút hosszát).

Ezek után keresztezték a két egértörzset és megnézték, hogy az utódaik milyen fészket ásnak maguknak. Nem meglepő módon a bejárati alagút hossza a két szülői törzs közti értéket vett fel, ami azonban szignifikánsan különbözött a P. maniculatus értéktől, de nem különbözött szignifikánsan a P. polionotus értéktől és mindegyik F1 egyed menekülőalagutat is épített, amit a P. maniculatus szülők nem tettek. Ebből úgy tűnik, hogy a bejárati alagút hossza és a menekülőalagút építése dominánsan öröklődik. Ezek után az F1 nemzedéket visszakeresztezték a P. maniculatus szülői törzshöz, ez lett a BC nemzedék. A BC egerek eléggé különböző hosszúságú bejárati alagutakat ástak, körülbelül nyolcaduk fúrt P. polionotus -méretű alagutat, ami azt jelzi, hogy egynél több, ám viszonylag kevés gén szabályozza ezt a viselkedést. Ettől eltérően a BC egerek fele épített menekülőalagutat is, ami jelzi, hogy ezt a viselkedést egyetlen gén szabályozza (vagy több, kapcsoltan öröklődő gén). Ebből egyértelműen látszik, hogy a fészekásási viselkedést ezekben az egerekben két viselkedési modul szabályozza.

Ezek után SNP -k vizsgálatával betérképezték a fészekásási viselkedést szabályozó géneket, így három olyan lókuszt azonosítottak, amely a bejárati alagút hosszát és egyet, amely a menekülő alagút ásását szabályozza. Mind a négy lókusz különböző kromoszómán található, így egymástól függetlenül öröklődnek. A bejárati alagút hosszát szabályozó gének additívan működnek, ez látható a harmadik ábrán, a domináns és a recesszív allélek különböző mértékben növelik meg az alagút hosszát. A menekülőalagút ásását szabályozó gén azonosítása kérdéses, a megtalált, SNP -kkel azonosított kromoszómaszakasz esetében a P. polionotus allélt hordozó egyedek egyharmadával gyakrabban ástak menekülőalagutat. Könnyen lehet, hogy itt annyi a hiba, hogy az azonosított SNP messzebb esik a viselkedést szabályozó géntől, bár az is lehet, hogy a menekülőalagút ásásához több gén működése szükséges, akkor ás ilyet a jószág ha a domináns allélek száma egy bizonyos határértéket átlép.

A legmeglepőbb ebben a vizsgálatban, hogy egy ilyen, első látásra bonyolultnak tűnő viselkedést milyen kevés gén szabályoz. A másik, számomra legalábbis meglepő, hogy ezek szerint egy ilyen viselkedés különböző egységei egymástól függetlenül evolválhatnak, például a menekülőalagút ásása teljesen független a bejárati alagúttól, így egy bonyolultabb viselkedés valójában egyszerűbb viselkedésminták kombinációiból áll, amik egymástól többé-kevésbé függetlenül változhatnak az evolúció során.

Weber JN, Peterson BK, Hoekstra HE (2013): Discrete genetic modules are responsible for complex burrow evolution in Peromyscus mice. Nature. 493. 402-406