Giraffens genetiske tilpasninger til en aparte krop

Prisen for et liv højt hævet over andre

Det er ikke uden omkostninger at være tårnhøj. Faktisk har giraffens ejendommelige statur medført en lang række af nødvendige fysiologiske tilpasninger. For eksempel har giraffen et blodtryk, der er dobbelt så højt som andre pattedyrs, hvilket gør det muligt at pumpe blodet op til 5m højde. Men hvordan undgår giraffen alle de negative sideeffekter, når normalt er forbundet med et højt blodtryk?

Forskerne opdagede, at særligt ét enkelt gen—kendt som FGFRL1—har været udsat for et stort antal evolutionære ændringer i giraffen. Ved hjælp af sofistikeret genteknologi lykkedes det forskerne at introducere giraffens særlige variant af FGFRL1 i laboratoriemus, i stedet for musenes egen version af genet. De gen-modificerede mus adskilte sig fra normale mus på to interessante områder; de fik færre skader på hjertekar-system og organer, når de blev behandlet med et blodtryks-forhøjende middel, og deres knogler voksede sig mere kompakte.

-”Begge ændringer er direkte relateret til nogle af de velkendte, fysiologiske kendetegn ved giraffen. Giraffen har et unikt hjertekar-system, der blandt andet skal kunne håndtere et usædvanligt højt blodtryk. Desuden skal giraffen kunne vokse stærke knogler på trods af at de vokser hurtige end i andre dyr, hvilket normalt ville føre til ”skøre” knogler”, siger Rasmus Heller fra Biologisk Institut på Københavns Universitet, en af studiets hovedforfattere.

Hellere stor og vågen end lille og doven

En anden konsekvens af giraffens usædvanlige kropsbygning er, at det tager lang tid for giraffen at rejse sig op, hvilket er et problem når man er omgivet af rovdyr, der har giraf på menuen. Giraffer har derfor udviklet et usædvanligt søvnmønster; de sover kun meget lidt, helt ned til 30 minutter om dagen. Forskerne fandt en række gener involveret i søvncyklus og døgnrytme, som har været under stærk selektion i giraffen, og det tyder på, at disse ændringer har gjort giraffen i stand til at være mere vågen end de fleste andre dyr.

-”Giraffer er meget vagtsomme dyr, der udnytter deres højde til konstant at scanne horisonten for farer ved hjælp af deres glimrende syn. Til gengæld har de mistet en masse gener relateret til lugtesansen, hvilket bekræfter, at dyr ofte må nedtone ét sanseapparat for at opnå forbedringer i et andet. Lugtesansen er formentlig mindre vigtig end synet i 5m højde, hvor næsen er langt væk fra de vigtigste duftspor”, forklarer Rasmus Heller.  

Giraffen som model for evolutionsbiologi og endda medicin?

Resultaterne giver fornyet indsigt i evolutionens virkemåder. Den dobbelte effekt af giraffens ændrede FGFRL1-gen leder tankerne hen på pleiotropi, som er et velkendt evolutionært fænomen. Pleiotropi dækker over, at et enkelt gen kan have indflydelse på flere forskellige dele af en organismes opbygning eller funktion. Pleiotropi er smart, fordi det betyder, at ændringer i et mindre antal gener kan medføre store ændringer i en organismes samlede udseende eller funktion. Det kan således være én af forklaringerne på, hvordan organismer kan opnå flere forskellige indbyrdes afhængige tilpasninger ved et mindre antal genetiske ændringer.

Der er også interessante perspektiver i, hvordan giraf-varianten af FGFRL1 påvirker medicinsk relevante funktioner i mus.

-”Resultaterne demonstrerer, at dyr kan være nyttige modeller til at forstå både basal evolutionsbiologi, men også eksempelvis sundhed og sygdomme. Man skal dog huske på, at genetiske varianter ikke altid har samme virkning i forskellige arter. Således skal der en hel del yderligere forskning til, for at bestemme om giraffens FGFRL1-gen overhovedet er relevant for det menneskelige hjertekar-system. Ikke desto mindre er resultater som disse vigtige for vores overordnede indsigt i, hvordan evolutionen har frembragt løsninger på biologiske udfordringer”, siger Rasmus Heller.

Resultaterne er netop blevet publiceret i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Science Advances.