Vierhörnige Ziegen und Schafe; das Rätsel ist gelöst

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Bovidés à quatre cornes. © John Hedges

Bovidés à quatre cornes. © John Hedges

Wissenschaftler von UNIGE, ALLICE und INRAE haben die genetischen Ursachen der Hornverdopplung bei Ziegen und Schafen entdeckt.

Einige Bovidae, bekannt als Polycera, haben überzählige Hörner. So sind lokale Schafrassen, die von Generationen von Züchtern genetisch selektiert wurden, für ihre multiplen Hörner bekannt. Es kommt auch vor, besonders in den Alpen, dass manche Ziegen spontan ein zusätzliches Paar Hörner entwickeln. Die genetischen Ursachen für diese morphologische Kuriosität sind jedoch lange Zeit unbekannt geblieben. Heute ist dieses Rätsel gelöst! Eine Untersuchung der Genome dieser Mutanten, die vom französischen Nationalen Institut für Agrar- und Umweltforschung (INRAE) und dem Verband der Zuchtgenossenschaften ALLICE sowie von der Universität Genf (UNIGE) in Zusammenarbeit mit der EPFL und zahlreichen Forschungszentren auf vier Kontinenten durchgeführt wurde, zeigt, dass die analysierten Ziegen und Schafe alle eine Mutation tragen, die dasselbe Gen betrifft: HOXD1. Die Ergebnisse können in der Zeitschrift Molecular Biology and Evolution nachgelesen werden.

Belege für die Existenz dieser vierhörnigen Tiere, die als "Polycera" bezeichnet werden, reichen mehrere Jahrhunderte zurück, wie zum Beispiel diese vierhörnige Ziege, deren Überführung im Jahr 1786 aus der Stadt Bulle in der Schweiz in den Schoß der Königin in Versailles auf Wunsch der Königin Marie Antoinette ordnungsgemäß dokumentiert ist. Die genetischen Ursachen für diese morphologische Kuriosität blieben lange Zeit unbekannt. "Wir wollten dieses Rätsel lösen, indem wir das Genom dieser besonderen Tiere analysierten", erklärt Aurélien Capitan, Forscher bei ALLICE und INRAE und gemeinsam mit Professor Denis Duboule von der Abteilung für Genetik und Evolution der naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Genf verantwortlich für die Studie.

Ein den Wissenschaftlern gut bekanntes mutiertes Genom

Dank der Mitarbeit vieler Züchter konnten die Genetiker die Genome von mehr als 2000 Schafen und Ziegen analysieren, von denen zehn von dieser Besonderheit betroffen waren. Sie fanden heraus, dass alle Mutationen hatten, die das gleiche Gen betreffen. "Wir entdeckten, dass das Gen, das für das Auftreten der überzähligen Hörner verantwortlich ist, das HOXD1-Gen ist", sagt Aurélie Hintermann, Forscherin in der Abteilung für Genetik und Evolution an der wissenschaftlichen Fakultät der Universität Genf.

Letzteres ist nicht unbekannt, denn es ist ein Architekten-Gen, eines der 39 Hox-Gene, die während der Embryonalentwicklung den Körperplan konstruieren. Die Mutationen sind bei Schafen und Ziegen unterschiedlich, führen aber in beiden Fällen zu einer Verringerung der von diesem Gen produzierten Proteinmenge.

Ein Gen, das die Hornwachstumszone abgrenzt

In diesem speziellen Fall scheint es, dass die Funktion des HOXD1-Gens notwendig ist, um das Ausmaß einer Fläche zu definieren, die auf beiden Seiten des Kopfes begrenzt, wo die Hörner wachsen können. Wenn dieses Gen mutiert ist, erweitern sich die Grenzen dieser Oberfläche, was zu einer Aufspaltung der Hornknospen während der Embryonalentwicklung und schließlich zum Wachstum überzähliger Hörner führt. "Dies ist eine neue und unerwartete Funktion für ein Architekten-Gen, eine Funktion, die sich wahrscheinlich speziell mit dem Auftreten der Boviden entwickelt hat und die es ihnen ermöglicht, den genauen Ort zu definieren, an dem diese so charakteristischen Organe entstehen, sowie ihre Anzahl", schließt Denis Duboule.

Februar 16, 2021