HomeThế giới động vật

Bí ẩn di truyền về sự kế thừa các kiểu màu lông ở chó

Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế bao gồm các nhà khoa học từ Viện Di truyền của Đại học Bern đã làm sáng tỏ bí ẩn về sự di truyền các kiểu màu lông

Băng tan có thể dẫn đến sự sụt giảm 98% số lượng chim cánh cụt vào cuối thế kỉ 21
Nguồn gốc tổ tiên của dòng chó cảnh Husky

Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế bao gồm các nhà khoa học từ Viện Di truyền của Đại học Bern đã làm sáng tỏ bí ẩn về sự di truyền các kiểu màu lông ở chó. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng một biến thể di truyền chịu trách nhiệm tạo ra một bộ lông rất nhẹ ở chó và sói có nguồn gốc hơn hai triệu năm trước trong một họ hàng hiện đã tuyệt chủng của loài sói hiện đại.

Sự kế thừa của một số mẫu màu lông ở chó đã gây tranh cãi trong nhiều thập kỷ. Các nhà nghiên cứu bao gồm Tosso Leeb từ Viện Di truyền của Đại học Bern cuối cùng đã có thể giải được câu đố. Họ không chỉ làm rõ cách thức mà các kiểu màu lông được kiểm soát về mặt di truyền, mà các nhà nghiên cứu còn phát hiện ra rằng màu lông sáng ở loài sói Bắc Cực trắng và nhiều loài chó hiện đại là do một biến thể di truyền có nguồn gốc từ một loài đã tuyệt chủng cách đây rất lâu. Nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí khoa học Nature Ecology and Evolution .

Hai sắc tố và một “công tắc” cho tất cả các màu lông

Chó sói và chó có thể tạo ra hai loại sắc tố khác nhau, màu đen, được gọi là eumelanin và màu vàng, pheomelanin. Việc sản xuất hai sắc tố này được điều chỉnh chính xác vào đúng thời điểm và đúng vị trí trên cơ thể sẽ tạo ra các kiểu màu lông rất khác nhau. Trước khi tiến hành nghiên cứu, bốn kiểu khác nhau đã được công nhận ở chó và một số biến thể di truyền đã được đưa ra giả thuyết là nguyên nhân gây ra những kiểu này. Tuy nhiên, thử nghiệm di truyền thương mại của các biến thể này trên nhiều nghìn con chó đã đưa ra kết quả trái ngược nhau, cho thấy rằng kiến ​​thức hiện có về sự di truyền của các kiểu màu lông là không đầy đủ và không hoàn toàn chính xác.

Trong quá trình hình thành màu lông, cái gọi là protein báo hiệu agouti đại diện cho công tắc chính của cơ thể để sản xuất pheomelanin màu vàng. Nếu có mặt protein truyền tín hiệu agouti, tế bào sản xuất sắc tố sẽ tổng hợp pheomelanin màu vàng. Nếu không có protein báo hiệu agouti, eumelanin màu đen sẽ được hình thành. Tosso Leeb giải thích: “Chúng tôi đã sớm nhận ra rằng các biến thể di truyền gây bệnh phải là các biến thể điều chỉnh để điều chỉnh tốc độ sản xuất protein và dẫn đến lượng protein tín hiệu agouti cao hơn hoặc thấp hơn”.

Năm thay vì bốn mẫu màu lông riêng biệt

Gen cho protein truyền tín hiệu agouti có một số vị trí bắt đầu để đọc thông tin di truyền, chúng được gọi là chất xúc tiến. Mặt khác, loài chó có bộ phận thúc đẩy bụng, bộ phận này chịu trách nhiệm sản xuất protein truyền tín hiệu agouti ở bụng. Mặt khác, chó có thêm một chất thúc đẩy đặc trưng cho chu kỳ lông làm trung gian sản xuất protein truyền tín hiệu agouti trong các giai đoạn phát triển cụ thể của lông và cho phép hình thành lông dải.

Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã mô tả chi tiết hai chất xúc tiến này ở hàng trăm con chó. Họ đã phát hiện ra hai biến thể của promoter bụng. Một trong những biến thể truyền đạt việc sản xuất một lượng bình thường của protein truyền tín hiệu agouti. Các biến thể khác có hoạt động cao hơn và gây ra việc sản xuất một lượng protein tín hiệu agouti tăng lên. Các nhà nghiên cứu thậm chí còn xác định được ba biến thể khác nhau của chất thúc đẩy đặc trưng cho chu kỳ tóc. Bắt đầu với các biến thể này ở các điểm khởi đầu riêng lẻ, các nhà nghiên cứu đã xác định được tổng cộng 5 kiểu kết hợp khác nhau, gây ra các kiểu màu lông khác nhau ở chó. Leeb nói: “Các sách giáo khoa phải được viết lại vì có năm mẫu thay vì bốn mẫu khác nhau được chấp nhận trước đây ở chó,” Leeb nói.

Những hiểu biết bất ngờ về sự tiến hóa của loài sói

Khi nhiều bộ gen của những con sói ở các vùng khác nhau trên trái đất đã được công bố rộng rãi, các nhà nghiên cứu đã tiến hành điều tra thêm xem liệu các biến thể di truyền được xác định có tồn tại ở loài sói hay không. Những phân tích này đã chứng minh rằng các biến thể của các chất kích thích hoạt động quá mức ở bụng và các chất xúc tiến đặc trưng cho chu kỳ lông đã có ở chó sói trước khi thuần hóa chó hiện đại, bắt đầu cách đây khoảng 40.000 năm. Rất có thể, những biến thể di truyền này đã tạo điều kiện cho những con sói có màu lông sáng hơn thích nghi với môi trường nhiều tuyết trong các kỷ băng hà trước đây. Ngày nay, những con sói bắc cực màu trắng hoàn toàn và những con sói màu sáng ở Himalaya vẫn mang những biến thể di truyền này.

So sánh sâu hơn về trình tự gen với các loài khác thuộc họ canidae đã mang lại kết quả rất đáng ngạc nhiên. Các nhà nghiên cứu đã có thể chỉ ra rằng biến thể hoạt động quá mức của yếu tố kích thích chu kỳ lông ở chó và chó sói màu sáng có nhiều điểm tương đồng hơn với các loài có quan hệ họ hàng rất xa như chó rừng vàng hoặc chó sói đồng cỏ hơn là với chó sói xám châu Âu.

Leeb cho biết: “Lời giải thích hợp lý duy nhất cho phát hiện bất ngờ này là nguồn gốc cổ xưa của biến thể này, hơn hai triệu năm trước, trong một họ hàng của loài sói hiện đã tuyệt chủng,” Leeb nói. Đoạn gen này hẳn đã được xâm nhập từ hơn hai triệu năm trước vào loài sói bởi các sự kiện lai tạo với loài sói họ hàng hiện đã tuyệt chủng này. Do đó, một đoạn DNA nhỏ của loài đã tuyệt chủng này vẫn còn được tìm thấy ngày nay ở chó vàng và sói bắc cực trắng. Leeb cho biết thêm: “Điều này gợi nhớ đến phát hiện ngoạn mục rằng con người hiện đại mang một tỷ lệ nhỏ DNA trong bộ gen của người Neandertals đã tuyệt chủng”.

Nghiên cứu được thực hiện bởi một kỳ nghỉ do Giáo sư Danika Bannasch tại Đại học Bern thực hiện với trọng tâm nghiên cứu lâu dài về sự di truyền của màu lông ở động vật nuôi. Bannasch, một giáo sư về di truyền học thú y tại Đại học California Davis, đã lọc các biến thể promoter có liên quan từ hàng nghìn biến thể di truyền trung tính về chức năng khác. Các phân tích tiến hóa được thực hiện bởi Christopher Kaelin và Gregory Barsh thuộc Viện HudsonAlpha và Đại học Stanford.

Nghiên cứu được hỗ trợ tài chính bởi các khoản tài trợ từ Quỹ Khoa học Quốc gia Thụy Sĩ SNSF, Quỹ Chủ tịch Tài trợ Maxine Adler, Quỹ Jane và Aatos Erkko, và Học viện Phần Lan.

COMMENTS

WORDPRESS: 0
DISQUS: 0