Bildandet av "Centrum för funktionell genetik" bygger på visionen att husdjuren ger unika möjligheter att studera sambanden mellan ärftlig variation och fenotypisk variation. De egenskaper vi studerar är allt, från förekomst av olika sjukdomar till djurens beteende.
Vi använder dessutom modellorganismer, till exempel mus, för att mer i detalj studera gener som vi har kopplat samman med en viss egenskap hos husdjuren.
Kombinationen av genetisk forskning på husdjur och modellorganismer är en kraftfull metod för att bättre förstå geners funktion.
Vi befinner oss just nu i genetikens guldålder. Under de senaste 30 åren har vi fått tillgång till alltmer sofistikerade metoder för att studera arvsmassan och dess funktion. Detta vetenskapliga genombrott är jämförbart med när man för första gången fick tillgång till teleskop för att göra astronomiska observationer eller mikroskop för att studera celler. Arvsmassan hos högre organismer är otroligt komplex och består av miljarder baspar och tio-tusentals gener.
Den moderna genetikens redskap har gjort det möjligt att studera den ärftliga variationen direkt på DNA-nivå och studera dess betydelse för individens egenskaper. Nu har vi redskapen för att kunna rekonstruera husdjurens historia och förstå på molekylär nivå hur det har gått till när människan har avlat fram husdjur från deras vilda ursprungsformer (varg, vildsvin, uroxe, etc.). Vi använder också husdjuren som modell för humanmedicinen eftersom de flesta av människans gener har en motsvarighet hos våra husdjur. I de flesta fall är genfunktionen väl konserverad mellan olika arter.
En centrumbildning av den typ vi etablerat är nödvändig för att fullt kunna uppnå vår ambition att koppla samman genetisk variation med variation i individernas egenskaper. Denna forskning kräver detaljerad kunskap om djurens egenskaper så väl som tillgång till en bred arsenal av den moderna genetikens redskap (se faktaruta).
Hund och höns
Vi bedriver vår forskning främst på hund och höns, men viss verksamhet förekommer även på häst, nötkreatur och gris. Hunden använder vi främst för att studera den ärftliga orsaken för olika sjukdomar eftersom den har en rad fördelar som djurmodell för sjukdomar som drabbar människan (se artikel av Mia Olsson och Kerstin Lindblad-Toh i Miljöforskning 1/2008).
Vi använder olika korsningar av hönslinjer för att studera genetiska faktorer som påverkar beteende, aptit, tillväxt, vissa autoimmuna sjukdomar samt enkla morfologiska egenskaper som färgteckning och kammens utveckling. I denna korta sammanfattning vill jag ge ett exempel som väl illustrerar den typ av ny kunskap vi genererar och varför denna forskning är viktig.
Hur hönan fick gula ben
De flesta tamhöns har gul benfärg. Den gula färgen beror på att hönsen lagrar karotenoider i huden. Karotenoiderna kommer från födan och ju mer karotenoider en höna har fått i sig desto gulare ben. Denna egenskap orsakas av ett recessivt arvsanlag och vildtypsvarianten av samma gen ger vit benfärg. Vi har nu visat att denna egenskap bestäms av en regulatorisk förändring av den gen som kodar för enzymet betakaroten deoxygenase 2 (BCDO2). Detta enzym spjälkar färgade karotenoider till en ofärgad molekyl. Metabolismen av karotenoider är livsviktig eftersom de är prekursorer för Vitamin A.
Vi kunde visa att skillnaden mellan höns med gula respektive vita ben är att denna gen är avstängd i huden hos höns med gula ben men aktiv hos de med vita ben. Detta innebär att karotenoider som tas upp i huden inte spjälkas hos höns med gul hud. Den gula färgen speglar därför hur mycket karotenoider hönan har fått i sig. Tänk på det nästa gång du äter majskyckling! Majs är rik på karotenoider (lutein och zeaxanthin) och om man utfodrar med majs så blir kycklingens hud särskilt gul.
Nu kan man förstås undra vad det spelar för roll att veta varför vissa höns har gula ben medan andra har vita ben? Har inte forskarna viktigare problem att reda ut!? Pigmentering som baseras på karotenoider är faktiskt oerhört viktig i naturen och vi kommer dagligen i kontakt med detta. Som exempel kan nämnas talgoxens gula bröst, laxfiskarnas rosa kött, flamingons rosa färgteckning och vem har inte fascinerats av strandskatans knallröda benfärg. Allt beror på karotenoider som djuren får i sig från födan!
Vår studie är ett viktigt genombrott eftersom det är första gången man har kunnat koppla samman en specifik gen med variation i karotenoid-baserad pigmentering. Om man vill försöka förstå varför till exempel vissa laxfiskar har rosa muskler medan andra har vita muskler så har man nu en bra ledtråd att börja med. Detta är ett bra exempel på hur grundläggande forskning på våra husdjur kan ge helt ny basal biologisk kunskap av generellt intresse.
Hönans vilda ursprung kartlagd
Hönans vilda ursprung har varit under debatt sedan mitten på 1800-talet och Charles Darwin gjorde en banbrytande insats även inom detta område. Kreationisterna ansåg att varje husdjursras kom från en egen utdöd ursprungsart. Darwin hävdade däremot att husdjuren härstammar från en eller möjligen ett fåtal vilda ursprungsformer och att de olika raserna har utvecklats av människan. Darwin hade förstås rätt även i denna fråga.
Darwin ansåg att den röda djungelhönan är den enda art som bidragit till utvecklingen av tamhönan. Men när vi bestämde DNA-sekvensen för anlaget för gula ben så blev vi förbryllade eftersom den var så olik motsvarande sekvens från den röda djungelhönan. Skillnaden mellan de två sekvenserna var nästan 1% och det kan jämföras med en genomsnittlig DNA-skillnad på 1,2% mellan människa och schimpans. Hur är detta möjligt?
Vi valde då att studera några närbesläktade arter av djungelhöns som liksom den röda djungelhönan lever i södra Asien. Dessa studier visade tydligt att anlaget för gul benfärg måste ha kommit från en annan art och med största sannolikhet från den grå djungelhönan som förekommer i Indien. Det mest sannolika scenariot är att den grå djungelhönan vid något eller flera tillfällen korsats med tamhönan under tamhönans tidiga historia. Detta är första gången man har kunnat bevisa att mer än en art har bidragit till tamhönans utveckling.
Gula ben - god hälsa
Men varför har människan så starkt föredragit tamhönor med gula ben? Miljarder höns världen runt bär detta anlag. En möjlig förklaring skulle kunna vara att den gula benfärgen signalerar en god näringsstatus och god hälsa. Vi har kanske använt den gula benfärgen som en indikator för höns med goda egenskaper.
I studier på koltrast har man kunnat visa att koltrasthonor föredrar hannar med starkt orange näbb (som förstås beror på karotenoider!) eftersom den speglar hur bra hannen är på att skaffa föda. Så om koltrasthonan kan bedöma hannens kvalitet baserat på näbbens färg så är det rimligt att tro att människan använt benfärg för att bedöma hönsens kvalitet!
Författare
:
Leif Andersson
är professor vid Institutionen för medicinsk biokemi och mikrobiologi vid Uppsala universitet och Institutionen för husdjursgenetik vid Sveriges lantbruksuniversitet.