A galambok változatossága már Charles Darwint, az evolúcióelmélet atyját is elbűvölte. Miközben szelekciós elméletéről beszélt, arra hívta fel az emberek figyelmét, hogy vegyék észre, milyen extrém változatosság alakulhat ki egyetlen fajon (a galambon) belül is.
A körülbelül 350 galambfaj közül több mint 80 olyat ismerünk, amely tollforgóval rendelkezik. A tollforgó úgy alakul ki, hogy a fejen és nyakon lévő tollak a normálissal (lefelé irányuló) ellentétes irányban, felfelé nőnek. Az amerikai Utah-i Egyetem, a kínai Shenzenben található genomikai kutatóintézet (BGI) és további intézetek kutatói meghatározták a szirti galamb genomját, majd megállapították, hogy a tollforgók kialakulásáért egyetlen gén mutációja felelős – írja a MedBio.
„A madarak a Föld élővilágának igen jelentős hányadát képviselik, genetikájuk azonban nagyon alulreprezentált a kutatásokban. Főként, hogyha az emlősökkel és a halakkal vetjük össze.” – mondja Michael D. Shapiro, a tanulmány egyik vezető kutatója, a Utah Egyetemről. Több mint 10 ezer madárfaj él a Földön, és szinte semmit sem tudunk arról, ami a hihetetlen sokféleségüket okozza.
A tanulmány fő kérdése az, hogy melyik galamb volt először háziasítva. (Mindez a jelen ismereteink szerint 5000 évvel ezelőtt, a mediterrán térségben történt). A szirti galamb (Columba livia) egyike a Föld leggyakoribb, ám legvariábilisabb madarainak. Ez a galamb egyike azon néhány madárfajnak – a házityúk, pulyka, zebrapinty és a törpepapagáj mellett –, amelynek megismertük a genomját (idén év elején). Shapiro szerint ezekkel az eredményekkel jobb betekintést kapunk a madarak evolúciójába is. Hozzátette, hogy az új projektjük eredményeivel megismerhetjük az egyes jellegek genetikai hátterét – azokat a molekuláris mechanizmusokat, melyek a galambok diverzitását (sokféleségét) irányítják.
A Utah-i Egyetem humán genetika professzora, a tanulmány egyik szerzője, Mark Yandell által kifejlesztett szoftver segítségével kimutatták, hogy egyetlen génben, az EphB2-ben, azaz epinefrin receptort kódoló gének egyikében bekövetkező mutáció révén a nyak tollai a megszokottól eltérően nem lefelé, hanem felfelé nőnek, mintegy tollforgót képezve az állatok nyakán. E toll motívum feltételezett szerepe az ellenkező nem vonzása.) Ugyanezen gén mutációja az emberben az Alzheimer-kórral a prosztatarákkal, s elképzelhető, hogy egyéb más ráktípusokkal is kapcsolatban áll.
A kutatók összevetették a galambgenomot a többi madárfajéval. Annak ellenére, hogy több mint 100 millió év telt el azóta, hogy ezek a fajok elváltak egymástól, génállományuk mégis nagyon hasonló. A tanulmány eredményei szerint a galambok Közel-Keletről származnak. A projekt során a szirti galamb genom 1,1 millió bázispárját határozták meg, de úgy vélik a teljes genetikai állományukat 1,3 millió nukleotid alkotja; szemben az emberi DNS 3,2 milliárd bázispárjával. A galambgenom körülbelül 17 300 fehérjét kódoló gént tartalmaz, mindez az ember esetében nagyjából 21 000. Először egy referenciagenomot állítottak össze a Dán keringő galamb (Danish tumbler) egy hím egyedéből. Ezt követően két elvadult galamb, illetve 36 egyéb galambfajta 38 példánya genomjának bizonyos hányadát megszekvenálták. Ez az első olyan galambokkal kapcsolatos tanulmány, mely bármilyen jelleg (jelen esetben a tollak irányultsága) és egy gén mutációjának kapcsolatát bizonyítja.
A tollforgó, vagy nyaki címer (gallér) egy sor toll a nyakon, mely a többi tollhoz képest ellentétes irányultságú, felfelé áll. Vannak köztük egészen aprók és hegyesek. Mások úgy néznek ki, mint egy kagylós fésű, bizonyos galambfajok tollai pedig egyeseket a csillagokra emlékeztetik. Előfordulnak olyan extrém alakzatok is, mint az Erzsébet-gallér.
A kutatás során komoly bizonyítékot találtak arra, hogy az EphB2 gén a nyaki tollforgó kialakulásának kapcsolójaként működik: ha mutáns, akkor kialakul a forgó, míg normál génvariáns esetén a tollak állása is normális. Azt is kimutatták, hogy a génben bekövetkezett mutáció, illetve a génközeli DNS szakaszokban bekövetkezett változások minden galléros galambfaj esetén azonosak, mely arra utal, hogy a jelleg az evolúció során csak egyszer alakult ki, és a tenyésztők vitték át egyik fajról a másikra.
Azt az alternatívát, miszerint a tollak orientációját befolyásoló génmutáció az evolúció során – az egyes madárfajok esetében – többször is kialakult volna, teljes mértékben kizárták. A kutatók 22 fajtába tartozó, összesen 69 tarajos madárpéldány és 57 taraj nélküli faj 95 egyedének teljes, vagy részleges DNS szekvenciáját elemezték. Tökéletes összefüggést találtak a tollforgó megléte és a mutáció előfordulása között.
A kutatócsoport tehát amellett, hogy meghatározta a szirti galamb genetikai tervrajzát (meghatározta egy példány, mint referencia DNS-ének bázissorrendjét), egy új módszert – Mark Yandell csoportjának emberi betegségeket okozó génmutációk kimutatására alkalmas szoftverét – alkalmazva kimutatta azt a génmutációt, mely a rengeteg galambfajta nyaki tollazatának változatos orientációját eredményezi. Michael Shapiro szerint a program bármilyen állatfaj génmutációi és az általuk okozott fenotípusos (~külsőre látható) jellegek kapcsolatának kimutatására adaptálható. Kimutatták azt is, hogy bár a tollak csak a fiatal állatoknál fognak megjelenni, a gén hatása már a galamb embrióknál megfigyelhető, a tollrügyek (amiből később a tollak kinőnek) irányultságát befolyásolják – molekuláris szinten.
A kutatók a két vadon élő galamb genomjának elemzéséből az alábbi következtetéseket vonta le: bár a két fajta több ezer mérföldes távolságra él egymástól (az egyik az Egyesült Államok nyugati felén, Salt Lake City környékén, míg a másik a Keleti-parton, a virginiai Anna-tónál él.), ennek ellenére genetikailag nagyon hasonlóak egymáshoz, és a postagalambhoz is.
Shapiro szerint – bár a jelen tanulmány nem tért ki vizsgálatukra – más genetikai faktorok tehetők felelőssé azért, hogy a tollforgók milyen típusúak lesznek: sörény, kagyló, fésű, stb.
A molekuláris biológia utóbbi évekbeli (talán évtizedbeli) hatalmas fejlődésének köszönhetően, ma már vizsgálhatjuk azokat a DNS-szintű változásokat, melyek a galambok – Darwint is kíváncsivá tevő – sokszínűségét okozzák.