Sleutel tot zebrastrepen kan worden gevonden in Afrikaanse muis

Iedereen wil weten hoe de zebra zijn strepen heeft gekregen, maar zebra's zijn te moeilijk om in het laboratorium te bestuderen. Nu hebben onderzoekers enkele aanwijzingen gevonden over het kenmerkende zwart-witte patroon van het dier door een muis te bestuderen met lichte en donkere strepen langs zijn rug.

"Dit artikel biedt opwindende nieuwe inzichten in de eeuwenoude vraag 'hoe krijgen zoogdieren strepen", zegt Larissa Patterson, een evolutionaire ontwikkelingsbioloog aan de Universiteit van Washington in Seattle. Inzicht in de ingewikkelde mechanismen waarmee donkere en lichte strepen zich ontwikkelen is belangrijk om erachter te komen hoe evolutie en ontwikkeling werken, voegt Tim Caro, een evolutionair bioloog aan de Universiteit van Californië, Davis, toe die niet bij het onderzoek betrokken was. "Wat ze hier hebben gedaan, is wat werk van zeer hoge kwaliteit."

Strepen zijn belangrijk, niet alleen omdat ze een dier een lust voor het oog maken. In 2012 voerde een team aan dat strepen zebra's bijvoorbeeld minder aantrekkelijk maakten voor bijtende vliegen. Andere dieren gebruiken strepen om zichzelf te vermommen of roofdieren te verwarren, en soms kunnen ze helpen de juiste soort partners aan te trekken.

Voor Hopi Hoekstra, een evolutionair bioloog aan de Universiteit van Harvard, bieden strepen een gelegenheid om te leren hoe genen patronen creëren bij het ontwikkelen van zoogdieren. Onderzoekers hadden al uit onderzoeken van laboratoriummuizen vastgesteld welke genen een rol spelen bij het stimuleren van de groei van pigmentcellen en de productie van pigment, maar die muizen missen onderscheidende streeppatronen. Dus verzamelden en bestudeerden zij en haar collega's gestreepte Afrikaanse muizen ( Rhabdomys pumiliom ), die in Zuidwest-Afrika leven en afwisselend donkere en lichte strepen over hun rug hebben.

Haar team heeft eerst de locaties van kleurloze, zwarte en gele haren gecatalogiseerd (die allemaal een donkere basis hebben). Kleurloze haren bevolkten de lichte strepen en zwarte haren overheersten in de donkere strepen. Vervolgens volgden ze de ontwikkeling van de huid bij embryonale muizen en later keken ze welke kleurgerelateerde genen op verschillende tijdstippen actief waren naarmate de huid zich ontwikkelde.

Ze ontdekten dat pigmentproducerende cellen, melanocyten genaamd, zich niet zo volledig ontwikkelden waar lichte strepen verschenen, zodat daar minder donker pigment werd gemaakt. Een gen genaamd Alx3 was verantwoordelijk, ze rapporteren vandaag online in Nature. Het gen was actiever waar lichte strepen werden gevormd, waar het de activiteit van een eiwit remde dat ervoor zorgt dat cellen pigment gaan produceren.

De onderzoekers keken ook naar oosterse chipmunks, waarvan de horizontale strepen vergelijkbaar zijn met de gestreepte muizen, maar onafhankelijk geëvolueerd. Ze ontdekten dat Alx3 ook bij deze soort van cruciaal belang was. Omdat chipmunks en deze muizen worden gescheiden door 70 miljoen jaar evolutie, denken Hoekstra en haar collega's dat dit gen kan leiden tot strepen en andere onderscheidende kleurpatronen bij de zoogdieren.

Niet iedereen is het daarmee eens: Ik denk dat we meer studies van hoge kwaliteit zoals deze in andere [dier] groepen nodig hebben om deze vraag te beantwoorden, zegt Caro. Maar Michael Levine, een ontwikkelingsbioloog van Princeton University die niet bij het werk betrokken was, is optimistisch, omdat dit gen gerelateerd is aan een gen in fruitvliegen dat de kleurpatronen in de uiteinden van de benen van de insecten regelt. Het lijkt waarschijnlijk dat Alx3 een belangrijke regulator van pigmentstrepen bij de meeste of alle zoogdieren zal zijn, voorspelt hij.

En er is een intrigerende hint dat zebra's ook op deze manier hun strepen krijgen. Een voorlopige studie wees uit dat het Alx3- gen actiever was in de witte delen van de zebrahuid dan in de zwarte delen. "Maar we zullen nog steeds extra werk moeten doen om een ​​reëel geval te maken", waarschuwt Hoekstra.