Postdoktor Kirstin Janssen ved Tromsø Museum, Universitetsmuseet undersøker nå den genetiske årsaken for fjærdraktsfarge også hos andre arter innen den samme familien av rovfuglelignende sjøfugler.

Tyvjoen bærer både sitt norske og latinske navn Stercorarius parasiticus med rette: Den stjeler nemlig mat fra andre fuglearter.

Sjøfuglen er en elegant jeger som gjerne forfølger for eksempel rødnebbterner eller krykkjer i full fart, helt til de skremte stakkarene reagerer med å slippe fisken de har i nebbet - eller gulpe opp det forrige måltidet.

Tyvjoen fanger straks byttet i lufta, og dermed har den fått et ferdig måltid etter en beskjeden arbeidsinnsats. Tyvjoen kan også ha smågnagere og fugleunger på menyen.

Like av utseende

Tyvjoen er en stor og flott sjøfugl beslektet med måsene, og hekker rundt hele det nordlige polområdet. Den er cirka en halv meter lang, to forlengede stjertfjær inkludert.

Hunnen og hannen er like av utseende, men det finnes en lys og en mørk fargevariant. Mørke fargevarianter finnes for øvrig hos en rekke arter over hele dyreriket.

Kirstin Janssen har i sitt doktorgradsprosjekt ved Universitetet i Tromsø og Norsk Institutt for Naturforskning (NINA) samarbeidet med én av verdens fremste fargegenetikk-forskere ved Universitetet i Cambridge i Storbritannia.

De avdekket at tyvjoens fargevariasjon skyldes en mutasjon - en spontan forandring i arvestoffmolekylet - i ett spesielt fargegen.

Denne mutasjonen skjedde sannsynligvis for minst 150 000 år siden. Funnet vakte internasjonal oppsikt blant evolusjonsforskere og ble blant annet publisert i det amerikanske tidsskriftet Science.

Tyvjoens fjærdraktsfarge som modell

- Den store interessen er begrunnet i at evolusjonsbiologer for tiden er veldig opptatt av å finne den genetiske årsaken til egenskaper hos viltlevende organismer, noe som er et viktig skritt videre i forståelsen av tilpasningsprosesser i naturen, sier Janssen.

Mye av denne type forskning har så langt fokusert på mennesket og såkalte genetiske modellorganismer (laboratoriemus og ulike husdyr), som lett lar seg avle på under kontrollerte forhold.

Derimot er det vanskeligere å studere sammenhengen mellom gener og deres egenskaper i naturen, forklarer Janssen.

Her byr fargegenetikken på store muligheter, fordi allerede tilgjengelig kunnskap om fargegener fra modellorganismene lett kan overføres og testes hos viltlevende arter som for eksempel tyvjo.

En mutasjon kan være nok

Dessuten har det vist seg at én eneste mutasjon kan være nok til å forandre fargen av hud, hår, pels eller fjær fra for eksempel lys til mørk.

Fargegenetikken er et forholdsvis enkelt system for å kunne forstå den genetiske årsaken av organismenes egenskaper. De fleste egenskaper er nemlig påvirket av variasjon i mange gener samtidig, samt miljøet.

- En egenskap som for eksempel størrelse er ikke bare genetisk bestemt, men kan i tillegg være avhengig av mattilgang i vekstperioden. Først må en utforske de forholdsvis enkle prosesser, for deretter å prøve å forstå mer kompliserte sammenhenger, forklarer Janssen.

Mutasjon i ett gen

Kirstin Janssen har i sitt doktorgradsprosjekt, finansiert av Norges forskningsråd, analysert tyvjoens arvestoff (DNA) fra store deler av utbredelsesområdet, som Norge, Svalbard, Finland, Skottland, Færøyene, Island, Grønland, Russland, Sibir og Alaska.

Hun har blant annet studert hvordan tyvjoens fargevariasjon har oppstått. Det viste seg at fargeforskjellene skyldes en mutasjon i ett eneste gen med navnet MC1R (melanocortin-1-reseptor).

Ett av 120

Dette genet er et av 120 kartlagte gener som er involvert i produksjonen av det mørke fargestoffet melanin hos virveldyr.

Det har vist seg at ulike mutasjoner i akkurat dette genet ofte kan knyttes til fargevariasjon hos en rekke arter, også hos mennesket.

- Det er spennende at akkurat den samme mutasjonen som vi fant hos tyvjoen, også er funnet hos en smågnager i Nord-Amerika, på nøyaktig samme posisjon i MC1R-genet. Denne mutasjonen har altså oppstått flere ganger, uavhengig av hverandre, påpeker Janssen.

Resultatene som lå til grunn for doktoravhandlingen tydet på at tyvjoens fjærdrakt opprinnelig var lys, og at den mørke fargen oppstod for minst 150 000 år siden. Men det er ikke Janssen så sikker på lenger.

- Vi har fått nye resultater som gjør det vanskeligere å tolke hvilken av fargene som fantes først. Dessuten ser det ut til at mutasjonen kan være enda eldre enn vi først trodde, sier hun.

Tre arter med fargevariasjon

Kirstin Janssen fortsetter nå forskningsprosjektet med et postdoktorstipend fra Forskningsrådet.

- Hovedmålet med det nye prosjektet er å studere fargevariasjonen også hos de andre artene i jo-familien. Dette er nemlig en familie med sju arter, og tre av dem viser fargevariasjon med lyse og mørke fjærdrakter: Tyvjoen, polarjoen, og den antarktiske sørjoen.

- Jeg ønsker å finne ut mer om hvordan fjærdraktsfarge har utviklet seg. Man kan for eksempel tenke seg at mutasjonen og dermed fargevariasjonen oppstod allerede i den opprinnelige joen som var stamfar til alle arter som finnes i dag, og at de artene som er kun lyse eller mørke i dag har mistet en av fargene igjen.

- Eller man kan tenke seg at fargevariasjon hos de tre artene har oppstått uavhengig av hverandre, sier hun.

I så fall er det interessant å få vite om det er de samme genetiske prosessene som ligger bak, det vil si om det er mutasjoner i MC1R-genet som er årsaken eller om andre fargegener er involvert.

Kan være påvirket av klima

Kirstin Janssen har også studert andre deler av tyvjoens arvestoff, og analysene viser at tyvjoens utbredelse trolig er påvirket av klima.

Den hekker nemlig hovedsakelig i tundraområder. Utbredelsen av tundra har variert med jordens klima, med syklusene av istider og varme mellomperioder. Tundraområder har vært utstrakte gjennom istidene, mens de har blitt drastisk reduserte i de varme mellomperiodene.

Tyvjoens arvestoff viser tegn på populasjonsvekst som samsvarer med en økning av tundraareal og dermed mulige hekkeplasser i begynnelsen av den siste istiden for 115 000 år siden.

Mørke hanner har en fordel

Er det slik at fargen på tyvjoens fjærdrakt innebærer noen fordeler eller ulemper for individene?

Kirstin Janssen har ikke et bastant svar på det spørsmålet, men det ser ut til at det kan være fordelaktig for hannene å være mørke, og for hunnene å være lyse, i områder hvor begge varianter forekommer.

Hun har tilbrakt to somrer sammen med tyvjoene på Slettnes i Finnmark, hvor Barentshavet skummer rett inn mot Nordkynhalvøya. Denne kolonien er med sine cirka 250 tyvjo-par den største i Norge.

Janssen har fulgt tyvjoungene gjennom sesongen og bestemt kjønnet av disse ved hjelp av metoder basert på arvestoff. Analysene viser at lyse foreldre får totalt sett en overvekt av døtre, og mørke foreldre får en overvekt av sønner.

At det finnes fordeler for mørke hanner og lyse hunner kan potensielt bidra til at fargevariasjonen hos tyvjo vil opprettholdes over tid.

- Men ett av de store spørsmålene: Hvorfor mørke hanner er bedre enn lyse, og lyse hunner bedre enn mørke, står fortsatt ubesvart, konkluderer Janssen.