Utvalda höns ger nya insikter om genetik

Studier av en tung snabbt växande höna och en liten långsamt växande höna ger ny viktig kunskap om ursprunget för den genetiska variation som gjort det möjligt för dem att snabbt anpassa sig till nya extrema miljöer.

Det visar ny forskning som nu publiceras i den nätbaserade vetenskapliga tidskriften PLOS Geneticts.

Forskare från SLU (Sveriges lantbruksuniversitet), Uppsala universitet och Virginia Tech i USA, står bakom studierna.

Resultaten kan få stor betydelse för kunskapen om hur evolutionen har gått till, hur avelsarbete i djur och växter skall bedrivas, samt hur man skall studera folksjukdomar som fetma och diabetes.

Ända sedan Darwin presenterade sin evolutionslära har forskare försökt förstå de mekanismer som gör det möjligt för arter att anpassa sig till nya miljöer.

I det kommande numret av PLOS Genetics visar forskare från Uppsala och Virginia i USA att den genetiska variation som redan finns i hundratals gener i en population gör det möjligt för denna att snabbt anpassa sig till nya extrema miljöer.

TUNG OCH LÄTT

För att visa detta har man utnyttjat en unik hönsmodell framavlad i USA. Sedan 1957 har Paul Siegel vid Virginia Tech, USA, studerat de biologiska effekterna av urval utifrån kroppsvikt. Från en enhetlig hönspopulation har han avlat fram två hönslinjer, en för hög tillväxt och en för låg tillväxt. I hög-linjen har de tyngsta djuren valts ut som föräldrar för nästa generation och i låg-linjen har de lättaste individerna valts ut. I dag väger hög-linjen åtta gånger så mycket som låg-linjen vid åtta veckors ålder.

– Eftersom urvalet av individer gjorts baserat på en enda egenskap, som man vet styrs av både gener och miljöfaktorer, är dessa hönor en utmärkt modell för att studera hur många gener som bidragit till denna extrema förändring av djurens storlek, säger Örjan Carlborg professor vid SLU, som tillsammans med Paul Siegel har initierat de genetiska studierna på hönslinjerna.

INTENSIV SELEKTION

Forskarna har genom att titta på skillnaderna i nästan 100 000 genetiska markörer i arvsmassan i de bägge linjerna lyckats visa att de nu har olika varianter i mer än 100 gener.

– Att vi kunnat identifiera ett bidrag från så många gener är ett resultat av att selektionen i linjerna varit så intensiv under dessa 50 år att den motsvarar vad man förväntar sig från flera tusen års urval i naturliga populationer, säger Mats Pettersson, SLU, som tillsammans med Anna Johansson, SLU, genomfört studierna.

Detta är första gången man på denna skala i experimentella data kunnat visa att existerande genetiska varianter är mycket viktiga för att populationer skall kunna anpassa sig till ny miljöer genom naturligt eller artificiellt urval.

– Vi har använt en ny metod för att leta efter hur de genvarianter som fanns innan man påbörjade avelsprogrammet bidragit till förändringen av kroppsstorleken i de två hönslinjerna. Våra resultat visar att de allra flesta av de genvarianter som nu fixerats i de två linjerna fanns i ursprungspopulationen. Detta visar att mutationer under selektionens gång inte är så viktiga som man tidigare trott, säger Anna Johansson.

MEDICINSKA EGENSKAPER

De två hönslinjerna skiljer sig även åt vad gäller andra egenskaper än tillväxt, till exempel aptit, fetma och immunförsvar. Hög-linjen är hetsätare medan låg-linjen är anorektisk, hög-linjen är fet medan låg-linjen är mager, och hög-linjen har ett sämre immunförsvar än låg-linjen.

– Genom att vi kunnat identifiera många regioner i arvsmassan där linjerna skiljer sig åt har vi nu större möjligheter att utreda vilka av dessa som påverkar de medicinskt intressanta egenskaperna aptit, fetma och immunförsvar. Detta kan ge oss ny kunskap som på sikt kan leda till bättre läkemedel mot många av våra folksjukdomar, konstaterar Örjan Carlborg.

Resultaten publiceras i PLOS Genetics den 4 november. Författare är Anna Johansson, Mats Pettersson, Paul Siegel och Örjan Carlborg.

 Bildtext: Genom artificiellt urval har två extrema hönslinjer skapats vid Virginia Tech, USA. Hönan till höger kommer från linjen med hög tillväxt och väger åtta gånger så mycket som hönan till vänster, som är från linjen med låg tillväxt. Båda hönsen var åtta veckor gamla vid fotograferingen.

 Kontaktuppgifter:

Örjan Carlborg, institutionen för husdjursgenetik, SLU   

018-672001,   076-2109114    orjan.carlborg@hgen.slu.se