Genet for nødutgang

Genforskerne er på sporet av hvordan kombinasjoner av enkeltgener styrer dyrs atferd.

Publisert
En P. polionotus titter ut av inngangen til hulen sin i sanden på Floridas atlanterhavskyst. (Foto: Vera Domingues/Hopi Hoekstra, Harvard University)
En P. polionotus titter ut av inngangen til hulen sin i sanden på Floridas atlanterhavskyst. (Foto: Vera Domingues/Hopi Hoekstra, Harvard University)

Reven sørger alltid for å ha en nødutgang fra hiet, heter det. Slik er det også med en type mus i Nord-Amerika.

Musene, som hører til slekten hjortemus, graver seg huler i sandskråninger som beskyttelse mot rovdyr. Hulene har alltid en ekstra utgang som kan brukes som rømmingsvei om noen trenger seg inn i hiet.

Gangen inn til musebolet og nødutgangen lages etter en design som er forhåndsprogrammert i genene, og forskere har nå kartlagt disse genene.

Studien, publisert i tidsskriftet Nature, kan lære oss mer dyrs medfødte atferd.

Avdekker koden

Genforskerne har lenge vært i stand til å peke på enkeltgener som styrer dyrs utseende og egenskaper.

For eksempel kan de fortelle oss hvilke gener som koder for farge på øyne og kropp hos bananfluer.

Den nye studien er et eksempel på at biologer som kombinerer eksperimenter med verktøy fra genforskning også er i stand til å avdekke genetiske koder for dyras atferd.

Nær slekt

Musa som er hovedpersonen i denne studien heter på latin Peromyscus polionotus og mangler et norsk navn.

Den har en søsterart kalt P. maniculatus. Maniculatus lager seg huler som er kortere og den lager aldri nødutgang.

Mange kjenner historien om fjellmusa og bymusa. De to musene i studien er som fjellmusa og bymusa veldig like, men preget av at de holder til i ulike miljøer.

Krysset fram

Det er forskjellene i graveinstinkt som gjør musene interessante. Ved å krysse de to artene viste det seg at gravegenene til polionotus var dominante.

Det var altså disse egenskapene som ble overført til avkommet. Alle hybridene lagde huler etter polionotus-design, nødutgang inkludert.

Forsøkene ble gjort i sandkasser i laboratoriet. Musene graver nemlig huleganger så snart de ser sitt snitt til det.

Vannet ut

Da polionotus-genene ble ytterligere utvannet gjennom en ny generasjon med krysninger ble resultatet mer varierende. Avkommet bygde huler i mange ulike fasonger.

Nå var de både med og uten nødutgang og med forskjellig lengde på gangene.

Dermed kunne forskerne begynne å lete: Var det ett gen som styrte all gravingen eller var det mange?

Komplekse gener

Ved å sammenligne atferd og musegener ble forskerne Jesse N. Weber, Brant K. Peterson og Hopi E. Hoekstra i stand til å peke på tre ulike områder i musas samlede arvemateriale, genomet.

Den komplekse atferden det er å grave seg et hi er ifølge forskerne styrt av et samspill av disse genene. Graving av inngangstunnelen skyldtes flere gener. Om det skulle være nødutgang eller ikke ble imidlertid styrt av ett enkelt gen.

Mus med dette genet gravde nødutgang. Manglet dette genet, ble det ingen nødutgang.

Overlevde

Nødutgang-genet har vært nyttig for polionotus der den holder til i åpne områder i Florida og andre deler av USAs sørøstlige hjørne.

Rømmingsveien graves nesten opp til overflaten, men ikke helt. Når en fare truer, for eksempel om en slange sniker seg inn i hulen gjennom hovedinngangen, kan musa unnslippe ved å rømme ut nødutgangen og grave seg gjennom noen få centimeter med sand som gjenstår opp til overflaten.

Videoen nedenfor viser hvordan nødutgangen brukes. Forskerne stikker en plastslange inn i hiet og en snarrådig mus kan takket være nødutgangen stikke hodet opp helt annet sted.

Evolusjonsmessig kan dette genet ha oppstått ved en mutasjon. Siden mutasjonen ga en atferd som var nyttig forplantet den seg i generasjon etter generasjon.

Første del av videoen viser hvordan P. polionotus bruker nødutgangen sin. Forskerne stikker inn en plastslange i hiet og musa stikker hodet opp på uventet sted. Andre del viser at man gjør en avstøpning av formen på musehiet ved å sprøyte inn polyuretan. (Video: Jesse Weber, Harvard University)

- Spennende

Forsker Bård Stokke ved NTNU. (Foto: NTNU)
Forsker Bård Stokke ved NTNU. (Foto: NTNU)

- Dette er veldig spennende forskning. Dette viser at det nå også er mulig å studere den genetiske bakgrunnen for kompleks atferd og hvordan dette er bygd opp i ulike trinn, sier biolog Bård G. Stokke ved NTNU til forskning.no.


Man kan tenke seg at det samme gjelder for beveren når den bygger demningene sine eller biene når de bygger en bikube.

- Også andre typer atferd hos dyr kan bli kartlagt i åra som kommer, etter hvert som mer og mer av artenes gener blir kartlagt, sier Stokke.

Han forsker selv på gjøk, som er programmert til å legge egg i andres reir. Gjøkungene vokser opp hos sine fosterforeldre helt uten kontakt med de egentlige foreldrene.

- De vet likevel hvor de skal reise når vinteren kommer. Norske unggjøker flyr til Kongo-området i Afrika helt uten påvirkning fra voksne gjøker, som har fløyet sørover lenge for de unge gjøkene starter på sin sydenreise. Dette må skyldes en mekanisme som er nedarvet uten at læring er med i bildet, sier Stokke.

- I genstudier har forskerne så langt i hovedsak sett på fysiske egenskaper. Som denne studien viser har vi også begynt å se på det genetiske fundamentet bak atferd, sier han.

Referanse:

Jesse N. Weber, Brant K. Peterson og Hopi E. Hoekstra: ”Discrete genetic modules are responsible for complex burrow evolution in Peromyscus mice,” Nature 17. januar 2013. Se sammendrag.