Det er lykkedes forskere at finde hemmeligheden bag de oprindelige vildhestes farvetegning - en varm grå lys pels kendt i hesteverdenen som Dun-farve.
Farven hjælper med at skjule hesten på åbne græsstepper, men er gået tabt i de fleste af nutidens hesteracer. Nu har forskerne ikke bare dissekeret den genetiske mekanisme bag Dun-farven, men de kan også vise, hvorfor hestene mistede deres oprindelige camouflagedragt og fik stærke iøjnefaldende farver: Mennesket tæmmede dem.
»Dun-farven er en de mest fascinerende farvetegninger,« siger den ledende forsker bag fundet Leif Andersson ved Uppsala Universitet i Sverige.
»Nu har vi fundet en helt ny mekanisme bag camouflagefarver i pattedyr og en ny grundlæggende forståelse af pigmentcellers biologi.«
Mennesket legede med hestens pelsfarver
I studiet, der netop er offentliggjort i Nature Genetics, ser de også på generne fra en 5.000 år og en 43.000 år gammel hest og kan se, at kraftige farver bliver udbredt, efter mennesket tæmmer hesten.
»Det her giver os en måde til virkelig at rejse tilbage i tiden og følge præcis, hvor og hvornår mennesket begyndte at lege med hestens pelsfarver‚« siger ekspert i fossil DNA doktor Ludovic Orlando ved Center for GeoGenetik på Statens Naturhistoriske Museum, der har stået for den del af arbejdet.
En oprindelig camouflage
Dun-farven er i hestekredse kendt som en farvetegning, der vidner om, at hesteracen er gammel og tæt på de oprindelige vildheste. Dun-hår er meget specielle og giver hesten et varmt gråligt-blåt eller lysbrunt udseende.
Modsat tamhestenes kraftige farver, der skiller dem ud i landskabet, hjælper Dun-farven vildhestene med at falde i et med omgivelserne på de åbne stepper.
Men Dun-farven er ikke helt jævn - på ryggen ses altid en kraftigt farvet stribe fra man til hale, og nogle gange kan der også være mørke striber, som træder frem på benene.
Med Dun-farven er der både tale om en speciel camouflagefarve og en kompleks fordeling, hvor kraftig farve dannes i en stribe midt i alt det svagt farvede pels.
»Vi var nysgerrige efter forstå de molekylære mekanismer bag Dun-farven og med de moderne genetiske redskaber, så vi en chance for at finde svarene,« siger Leif Andersson.
TBX3 genet bag Dun-farven
De begyndte med at studere hårene i mikroskop og fandt, at pigmenterne ikke er jævnt fordelt. Modsat andre pattedyrs hår, hvor farven er jævnt fordelt, er der kraftig pigmentering langs den ene side af håret, som vender væk fra kroppen, mens indersiden af håret ikke har pigment.
»Det var en stor overraskelse,« siger Andersson.
»Men faktisk beskrev en forsker ved navn Fred Gremmel det allerede for 75 år siden. Det er bare gået i glemmebogen siden.«
Med hestens arvemateriale kortlagt for nyligt kan forskerne lede efter genet bag Dun-farven. De vidste allerede, at Dun-farven skyldes en enkelt dominant gen-variant, dvs. at hesten er Dun-farvet, hvis den arver varianten fra en af sine forældre.
»Men vi havde ingen idé om, hvilket gen der var tale om,« siger Andersson.
For at finde det sammenligner forskerne arvematerialet fra Dun-farvede vildheste kaldet przewalski-heste med generne hos kraftigt farvede "ikke-Dun" tamheste. Det lykkedes at identificere en transkriptionsfaktor kaldet TBX3 (T-BOX3) på kromosom 8, som det gen, der bestemmer Dun- eller "ikke-Dun"-farve.
Interessant nok er TBX3-genet kendt fra en sjælden medfødt sygdom hos mennesker, hvor et muteret og defekt TBX3 resulterer i skader på udviklingen af knogler, hjerte og brystvorter. Ingen havde troet at TBX3 også spiller en rolle i pigmentering.
To mutationer giver tamhestene farve
Det lykkedes forskerne at finde to mutationer i TBX3, der betyder, at tamhestenes hår pigmenteres over det hele og dermed giver hestene en iøjnefaldende farve uden at ødelægge hestenes knogler eller hjerte.
»Det ser ud til, at mutationernes eneste effekt er at forstyrre den asymmetriske aflejring af pigment i hårene,« siger Andersson.
Det konkrete område af TBX3 viser sig at ligge uden for selve den proteinkodende del af TBX3-genet. Det vil sige, at mutationerne ikke påvirker selve proteinets funktion, men derimod reguleringen af hvornår genet så at sige er tændt og slukket.
Det betyder, at TBX3 hos vildheste som przewalski-hestene er skarpt reguleret, mens reguleringen er defekt hos tam-hestene.
TBX3 mekanismen udledes
For at få indblik i, hvordan TBX3 giver farve, undersøger forskerne, hvordan TBX3 er fordelt i hårene sammenlignet med andre faktor, som man ved er indblandet i pigmenteringen.
Her kan de se, at TBX3 hos Dun-farvede vildheste er asymmetrisk fordelt i håret og optræder modsat af pigmenterne, mens de kraftigt farvede tam-heste ikke har TBX3 og har pigment over det hele.
De kan yderligere vise, at TBX3 ser ud til at slukke for en vækstfaktor, KITLigand, der normalt får pigmentceller til at lave pigmenter.
»Vores hypotese er, at det er det ændrede udtryk af KITLigand, som er afgørende,« siger Leif Andersson.
Så der, hvor TBX3 produceres, er der ingen pigment, mens der kommer pigment, når TBX3 mangler både hos tamhestene og i vildhestenes striber. Man kan sige, at pigmenteringen er en farvepensel, som maler løs af sig selv, når ikke TBX3 siger stop.
»Det er en meget præcis regulering af hvordan pigment fordeles forskellige steder på kroppen,« siger Leif Andersson.
Forskerne ved endnu ikke, hvad der bestemmer hvor TBX3 skal produceres, men de tror, at penslen så at sige føres af epigenetisk regulering eller en endnu skjult genetisk faktor. Der er måske to mekanismer - én som regulerer TBX3 på kroppen og bestemmer, hvor en stribe skal lægges og én som regulerer TBX3 i det enkelte hår og bestemmer, hvor kraftig farven skal være.
Hesten får kraftige farver
Men over hele det genetiske system har mennesket formentlig været den store penselfører.
Med data fra Ludovis Orlando's hold i København kan forskerne nemlig få indsigt i TBX3 genet og de to mutationers historie i hos vildheste langt tilbage i tiden inden hesten blev tæmmet for 5-6.000 år siden.
Til forskernes overraskelse opdager de, at den ene af de to mutationer (d1) allerede optrådte hos en 43.000 år gammel hest.
»Det viser, at der er tale om naturlig variation i blandt hestene som i lang tid ikke har været sjælden,« siger Ludovic Orlando.
Men den anden mutation (d2) er også interessant, fordi her er et helt område af TBX-genet væk, og det giver en kraftigere farvning end d1. Den mutation bliver først udbredt sent efter tæmningen af hesten, og det peger ifølge Orlando og kolleger på, at mennesket selekterede de stærke farver.
Mennesket åbnede hestens farvepalette
Hvor den oprindelige Dun-farve er en svag camouflage farve, som hjælper med at skjule hestene, kan man sige, at mennesket har overtaget beskytterrollen og så har hestene ikke længere haft brug for camouflage.
Man kan så forestille sig, at heste, der fysisk var gode og stærke og samtidig havde en kraftig farvet pels, kan have været en bonus, som menneskene fandt særligt smukke og avlede videre på.
Det interessante er så, at den oprindelige Dun-variant af TBX3 er dominant, så indtil mennesket overtog beskytterrollen har den oprindelige svage farvevariant så at sige lagt låg på alle de mulige farvevarianter i hestene.
»Med udbredelsen af "ikke-Dun"-varianterne åbnes der op for at vi kan se alle de andre pels farvevarianter,« siger Ludovic Orlando og peger på den enorme variation af farver, pletter og mønster, der kendes fra tam-heste i dag. De har simpelthen været skjult under behovet for camouflage.
Hvem tæmmede oprindeligt hesten?
Hesten har haft enorm betydning for vores egen historie både som arbejdshest og krigshest, og Orlando håber, at det nye studie kan hjælpe med at bestemme præcis hvor og hvornår mennesket tæmmede hesten.
»Det er meget omdiskuteret, men de fleste forskere mener, at hesten blev tæmmet af Boati-kulturen for omtrent 5.500 år siden i det nordvestlige Kasakhstan,« siger Ludovic Orlando.
Men nogle siger, at nomader på de pontiske stepper tæmmede hesten allerede for 7.000 år siden og andre igen at det først skete for 3.000 år siden, hvor man ser stor variation i hestenes størrelse.
»Vi kendte ikke TBX3-genet før, men nu hvor vi kender det, kan vi lede efter det og spore udbredelsen tilbage i historien og se, hvornår "ikke-Dun"-farvevarianterne opstår som en stærk indikation på, at mennesket har tæmmet hestene og er begyndt at lege med dens farver,« siger Ludovic Orlando.
