Så förlorade tamhästen sin kamouflagefärg
Blackfärgen hos hästar kännetecknas av blek hårfärg kombinerat med vildtecken, i synnerhet en mörk rand längs ryggraden, så kallad ål. Nu har en internationell grupp av forskare upptäckt mekanismen som orsakar blackfärgen och varför de flesta hästar är icke-blacka och saknar denna kamouflagefärg. Resultaten publiceras i Nature Genetics.
Studien är ett resultat av ett internationellt samarbete mellan forskare vid Uppsala Universitet, Huntsville Institute of Biotechnology, Stanford University, University of Copenhagen, och SLU (Sveriges lantbruksuniversitet). Den ger ny insikt om hästens domesticering.
En kamouflagefärg
Blackfärgen innebär blek pigmenteringen och är en kamouflagefärg som gör vildhästar mindre iögonfallande för jagande rovdjur. De allra flesta tamhästar är inte blacka utan har en mer intensiv färg, med största sannolikhet för att vi människor har föredragit mörkare individer i vår avel av hästar genom historien.
– Det som är särskilt intressant med anlaget för blackfärg är att det inte har samma effekt i alla delar av kroppen, förklarar Leif Andersson som lett den genetiska analysen. Vi var mycket nyfikna på att försöka förstå den mekanism som förklarar varför den mörka ålen och andra vildtecken inte har hår som är urblekta.
Forskarna började med att studera fördelningen av pigment i enskilda hårstrån.
– Olikt hår från de flesta väl studerade däggdjur har ljusa hår från blacka hästar en ojämn fördelning av färg runt om håren. De är pigmenterade på utsidan av håret, medan den del av håren som ligger mot kroppen har förhållandevis lite pigment, säger Freyja Imsland nydisputerad forskare i Leif Anderssons grupp. Håren från de mörka delarna hos blacka hästar är däremot pigmenterade runt om längs hela hårstrået.
Mutationer i gen som påverkar hårsäckarna
Genetisk analys och DNA sekvensering visade att skillnaden mellan blacka och icke-blacka beror på mutationer i TBX3-genen. TBX3-proteinet är viktigt under individens utveckling och en total inaktivering av genen för detta protein orsakar allvarliga missbildningar hos människa. Så är inte fallet hos dessa hästar eftersom de mutationer forskarna upptäckt enbart påverkar genens funktion i hårsäckarna.
– Tidigare studier i människa och mus har visat att TBX3 har en kritisk roll under utvecklingen av skelettet, bröstkörtlarna och hjärtat, berättar Carl-Johan Rubin, en av forskarna bakom studien. Vi har nu visat att TBX3 också har en kritisk roll i hudens och hårens utveckling.
Två olika mutationer tar bort blackfärgen
En överraskning i denna studie var att det finns två olika recessiva mutationer som tar bort blackfärgen och ger icke-blacka individer. Dessa kallas non-dun1 (icke-black1) och non-dun2 (icke-black2).
– Hästar som är icke-blacka har en mycket starkare och intensivare pigmentering än blackfärgade hästar som har blekare färgnyans. De icke-blackar som har non-dun1-varianten kan ändå visa vildtecken, såsom en varierande tydlig ål och zebraränder på benen, medan icke-blackar med non-dun2 sällan har vildtecken, säger Freyja Imsland. Detta kan ibland leda till att hästägare som har icke-blackar med vildtecken tror att deras starkt pigmenterade hästar är blackfärgade.
För att förstå hur TBX3 påverkar färgteckningen undersökte forskarna förekomsten av TBX3 proteinet under hårets utveckling hos blacka och icke-blacka hästar.
– I växande hår fann vi att TBX3-proteinet bara förekommer i hårsäcken hos blacka hästar. Det utestänger pigmentceller från den del av håret där TBX3 förekommer och orsakar därför en asymmetrisk fördelning av pigment i håret, säger Freyja Imsland. Våra resultat indikerar att TBX3 påverkar utvecklingen av vissa specifika celler i hårsäcken och på detta sätt skapar en mikromiljö i vilken pigmentceller stängs ute.
Ledtråd till zebrans ränder
Forskarna tror att dessa resultat kan vara en ledtråd till att förstå hur zebrans ränder uppstår. Det är värt notera att en zebra har helt svart hud, det är bara håren som är vita. Så, en zebra är svart med vita ränder.
– Det skulle inte förvåna mig om det så småningom visar sig att TBX3 spelar en viktig roll för att hämma produktionen av pigment i hårsäckarna i de vita ränderna hos zebror, säger Leif Andersson.
Resultaten från denna studie visar att non-dun2-mutationen troligen uppstod nyligen, förmodligen efter hästens domesticering för cirka 6 000 år sedan. Däremot har anlagen för blackfärg och non-dun1-mutationen funnits långt före hästens domesticering, eftersom forskarna hittade bägge varianterna i DNA från en häst som levde för cirka 43 000 år sedan.
– Detta visar att det måste ha funnits två färgmorfer, kanske olika raser, av vildhästar och bägge dessa grupper bidrog till hästens domesticering. Framtida studier av gamla DNA-prover kommer att kunna dokumentera den geografiska utbredningen av de två morferna, avslutar Leif Andersson.
Science for Life Laboratory (SciLifeLab) är ett nationellt center för molekylära biovetenskaper med fokus på forskning inom hälsa och miljö. Centret kombinerar teknisk expertis och avancerade instrument med ett brett kunnande inom translationell medicin och molekylär biovetenskap.
Kontaktinformation: Professor Leif Andersson, Uppsala universitet, SciLifeLab, SLU & Texas A&M University, Telefon: 070-514 4904, e-post: Leif.Andersson@imbim.uu.se
