Álótti liturinn kortlagður

Nýjar upplýsingar á sviði literfðafræði varpa ljósi á hnignun álótta litarins í hestakynjum. Hópur vísindamanna, með íslenska erfðafræðingnum doktor Freyju Imsland í fararbroddi, hefur nú komist að því hvernig hross verða álótt að lit, og hvað varð valdur að því að flestir hestar glötuðu þessum upprunalega felulit. Íslenski hesturinn, með sína gífurlegu litafjölbreytni, spilaði stórt hlutverk í rannsókninni. Niðurstöður rannsóknarinnar eru birtar í vísindaritinu Nature Genetics. 

 

Tamin hross gegna margvíslegum hlutverkum. Þau eru notuð til reiðar, dráttar og ýmislegrar vinnu, en einu hafa þau upp til hópa glatað sem villtir forfeður þeirra höfðu til að bera – álótta litnum. Lýsa má þessu litaafbrigði sem ljósum felulit með dökkum röndum og mynsturþáttum, litur sem féll vel að umhverfi villtra hrossa á opnum sléttum og gerði rándýrum erfiðara um vik að hafa þau að bráð.

Rannsóknin er afrakstur alþjóðlegrar samvinnu milli margra rannsóknateyma, undir stjórn einstaklinga hjá Uppsalaháskóla í Svíþjóð, og Huntsville Institute of Biotechnology í Alabama, Bandaríkjunum. „Það má segja að þessi rannsókn sé áframhald þeirrar vinnu sem doktor Stefán Aðalsteinsson heitinn vann á sínum tíma. Hann var fyrstur vísindamanna til að birta heildstæða enska lýsingu á erfðum álóttu litanna þriggja; bleikálótts, móálótts og bleiks,“ segir doktor Freyja Imsland, sem sá um erfðafræðilega hluta rannsóknarinnar. „Við höfum tekið þann þráð upp og útskýrt sameindaerfðafræðilegan grunn álótta litarins, og í leiðinni komist að ýmsu mjög áhugaverðu um sameindalíffræði, og um hestinn fyrir og eftir að maðurinn fór að hafa afskipti af honum.“

 

Sjaldgæfur á heimsvísu

 

Litur álóttra hrossa einkennist af því að feldurinn er að mestu ljósari en hjá þeim hrossum sem ekki eru álótt. Hlutar feldsins eru þó dökkir, og ber þar helst að nefna álinn sem liturinn er nefndur eftir, dökka rönd sem liggur eftir endilangri hryggjarsúlu hestsins, allt frá ennistoppi og að stertsenda. Einnig geta álótt hross haft ýmis önnur mynstureinkenni, svo sem dökka leggi, herðakrossa, leggja­rendur áþekkar þeim sem sebrahestar bera, ásamt mörgum öðrum dökkum mynsturþáttum.

 

Álótti liturinn er algengur meðal villtra ættingja tamda hestsins, til að mynda er mongólski villihesturinn (Equus ferus przewalskii), hinn eini eftirlifandi stofn villihesta í heiminum, bleikálóttur að lit. Sama má segja um hinar ýmsu tegundir villtra asna, þær eru einnig álóttar. Sebrahestar eru aftur á móti nokkuð ólíkir að lit, en færa má rök fyrir því að sebrarendur séu í raun afskaplega ýkt útgáfa af álóttum lit, og má þar nefna að útdauð undirtegund sléttusebra, kvagginn (Equus quagga quagga) var bleikálóttur á skrokkinn þó að höfuð, háls og bógar væru sebraröndóttir.

 

Þau hross sem ekki eru álótt eru litsterkari og dekkri en ef þau hefðu álóttan lit. Eins og staðan er í dag, þá er álóttur litur sjaldgæfur á heimsvísu. Sérstaklega er þetta áberandi í vestrænum hestakynjum, þar sem álótt er afskaplega sjaldséð. Því má álykta að mannkyn hafi í aldanna rás frekar verið hallt undir dökk hross. 

 

„Það sem er sérlega áhugavert við álótt hross er að liturinn er ekki jafn um allan skrokkinn,“ útskýrir prófessor Leif Andersson sem leiddi erfðafræðilegan hluta rannsóknarinnar. „Okkur lék forvitni á að vita hvernig álótta mynstrið verður til, hvernig sum hár eru ljósleit en önnur dökk, til dæmis í álnum.“

 

Erfðabreytingarnar skilgreindar

 

Fyrstu skref rannsóknarinnar voru að kanna litarefnið í einstökum hárum. „Litur hára hefur verið vel rannsakaður í gegnum tíðina, einkum í nagdýrum og rándýrum, ásamt mannfólki, og eru hár álóttra hrossa mjög ólík því sem þekkt er þar. Í ljósum hárum álóttra hrossa er litarefnið ekki jafn­dreift hringinn í kringum hárið. Sú hlið hársins sem vísar frá búki hestsins er dökk, en hliðin sem vísar innávið er að mestu án litarefnis,“ segir Freyja. „Dökku hárin í álnum eru aftur á móti jafnlit allan hringinn. Hross sem ekki eru álótt, til að mynda jörp, brún og rauð hross, þeirra hár eru jafnlit allan hringinn.“

 

Kortlagning og raðgreining erfðaefnis leiddi í ljós að það sem skilur á milli álóttra hrossa og þeirra sem ekki eru álótt eru erfðabreytingar sem hafa áhrif á erfðaþáttinn TBX3. Próteinafurð TBX3 er mikilvæg fyrir fósturþroska, og ef erfðaþátturinn er með öllu óvirkur veldur það alvarlegri fötlun hjá mannfólki, svonefndu Ulnar-Mammary Syndrome (UMS). Þær erfðabreytingar sem rannsakendurnir uppgötvuðu í hestum eru annars eðlis, og hafa engin áhrif á fósturþroska, þar sem áhrifanna er einvörðungu að gæta í hársekkjum.

 

Óvænt uppgötvun var að tvær ólíkar víkjandi erfðabreytingar liggja að baki skorti á álóttum lit. Þessum erfðabreytingum hafa verið gefin heitin d1 og d2. „Þau hross sem ekki eru álótt að lit eru mun litsterkari en álótt hross, litartónn álóttra hrossa er almennt séð dumbari. Þó það sé sammerkt bæði d1 og d2 erfðabreytingunum að hrossin eru dökk að lit, er það svo að þessar tvær erfðabreytingar hafa ólík áhrif. Þau hross sem bera d1 erfðabreytinguna geta haft litmynstur sem svipar til álótta mynstursins þó þau séu sjálf dökk að lit, hrossin verða jarpmönótt, rauðmönótt, brúnmönótt, o.s.frv. Þau hross sem aftur á móti eru arfhrein um d2 erfðabreytinguna hafa almennt ekki mön eftir hryggnum,“ segir Freyja. Þetta getur leitt til þess að eigendur mönóttra hrossa halda að hrossin séu álótt. Besta leiðin til að skilja þarna á milli er að horfa á bæði litstyrk og -tón hestsins. Sérstaklega er þetta líklegt til að verða fólki fjötur um fót með jarpmönótt hross, þau geta oft á tíðum blekkt eigendur sína að þau séu bleikálótt,“ segir Freyja.

 

Útskýra rendur sebrahesta

 

Til að komast að raun um hvernig TBX3 hefur áhrif á lit hesta könnuðu rannsakendur próteinið í vaxandi hárum úr húð íslenskra hrossa, bæði álóttra og dökkra.

 

„Þegar við athuguðum hár í vexti fundum við einungis TBX3 próteinið í hársekkjum ljósra hára álóttra hrossa, en ekki í dökkum hrossum. TBX3 próteinið er þar að finna í hluta hársekksins, og það verður þess valdandi að litfrumur þroskast ekki. Þar með verður dreifing litarefnisins í hárinu ósamhverf,“ útskýrir Freyja. „Niðurstöður okkar benda til þess að TBX3 hafi áhrif á þroskun viss þýðis frumna í hársekknum, og skapi þar með örumhverfi sem útilokar litfrumur.“

 

Vísindamennirnir að baki þessari rannsókn telja að niðurstöðurnar geti gefið vísbendingar um hvernig rendur sebrahesta myndast. Sebrahestar hafa alsvarta húð, en feldurinn er settur bæði dökkum og ljósum röndum.

 

„Það myndi ekki koma mér á óvart ef það kæmi í ljós að TBX3 komi sterkt við sögu í hvítum röndum sebrahesta, að það hamli litframleiðslu þar rétt eins og í ljósum hárum álóttra hesta,“ segir Leif Andersson.

 

Frekari rannsóknir á fornum sýnum

 

Niðurstöður rannsóknarinnar sýna fram á að d2 erfðabreytingin er til þess að gera ung, að hún hafi komið fram á sjónarsviðið eftir að maðurinn tamdi hesta fyrst, fyrir um 6.000 árum. Bæði álóttur litur, og d1 erfðabreytingin eru aftur á móti mun eldri. Sýni sem raðgreint var við Kaupmannahafnarháskóla, úr 43.000 ára gömlum villihesti, leiddi í ljós að sá einstaklingur bar bæði álótta arfgerð sem og d1 erfðabreytinguna.

 

„Þessi uppgötvun, að finna bæði álóttar og d1 erfðir í svo fornu sýni, er sérstaklega spennandi. Það ber í för með sér að áður en maðurinn fór að hafa afskipti af hrossum voru til tvö litaafbrigði hesta, mögulega tvær undirtegundir sem hafa aðlagast ólíkum heimkynnum þegar ísöldin leið undir lok. Það að við finnum báðar útgáfur af þessum erfðaþætti í tömdum hrossum í dag bendir til þess að bæði litarafbrigðin hafi lagt erfðaefni til hins tamda hests. Frekari rannsóknir á erfðaefni úr fornleifum koma til með að sýna fram á hver útbreiðsla þessara litaafbrigða var meðal villihesta, og þar með varpa frekara ljósi á það hvar og hvenær hestar voru fyrst tamdir,“ segir Freyja.