Der Duft des Mäuse-Urins ist doch kein Indikator für Verwandtschaft

26. Dezember 2016, 07:57
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Wiener Forscher widerlegen Annahme, dass sie mit chemischem Strichcode im Urin Verwandtschaftsverhältnisse klären

Wien – Der Urin von Mäusemännchen enthält zahlreiche spezielle Eiweißstoffe, an denen Pheromone haften können und so den Nagern auch als Kommunikationsmittel dienen. Bisher galten diese individuellen Duftsignaturen auch als Marker für die jeweiligen Verwandtschaftsverhältnisse – ein Irrtum, wie sich nun herausgestellt hat. Für eine solche Unterscheidung sind sie nämlich bei den einzelnen Tieren viel zu ähnlich, berichten Wiener Biologen in den Fachjournalen "Scientific Reports" und "Molecular Biosystems".

Bislang wurde angenommen, dass sich die sogenannten Major Urinary Proteins (MUPs) von Maus zu Maus stark unterscheiden. Dadurch würde sich eine individuelle Signatur ähnlich einem chemischen Dufthinweis ergeben, durch die verwandte oder fremde Tiere erkannt werden können. Eine eindeutige Bestätigung für diese Hypothese wurde bislang allerdings nicht erbracht. Wissenschafter der Vetmeduni Vienna untersuchten deshalb die DNA-Abschnitte, die den genetischen Code der Proteine ausmachen und auch die Proteine selbst. Sie fanden heraus, dass die Hypothese neu überdacht werden muss.

"Uns interessieren die genetischen Grundlagen wie Mäuse verwandte Tiere erkennen können. Das ist wichtig, damit Inzucht weitgehend vermieden werden kann. Die MUPs galten bis jetzt als solche Grundlage", erklärt Dustin Penn vom Konrad-Lorenz-Institut für Vergleichende Verhaltensforschung. Bei der sogenannten Barcode-Hypothese wurde angenommen, dass eine individuelle Unterscheidung möglich ist. Dafür müssen die Voraussetzungen sowohl in den Genen, als auch bei den fertigen Proteinen gegeben sein. Die MUPs müssten sich demnach von Individuum zu Individuum stark voneinander unterscheiden. Penn und seinem Team gelang nun gemeinsam mit Proteinexperten der Vetmeduni Vienna erstmals der Nachweis, dass genau diese Voraussetzung nicht zutrifft.

Kaum Unterschiede in den Gensequenzen

Das Forschungsteam analysierte zuerst mit modernen Sequenzierungsmethoden den Bereich des Erbgutes mit den MUP-Genen wilder Hausmäuse. Sie konnten zeigen, dass sich die einzelnen Gensequenzen kaum voneinander unterscheiden. "Damit ist die Voraussetzung der hohen genetischen Varianz nicht gegeben und eine Bestimmung der Verwandtschaft anhand der MUPs nicht möglich", erklärt Penn. "Die Barcode-Hypothese muss damit hinterfragt werden."

Bei der Analyse der entsprechenden Proteine wurde gezeigt, dass auch die Anzahl der produzierten Eiweiße in den einzelnen Urinproben kaum variiert. Außerdem konnte das Forschungsteam nachweisen, dass die bislang angewandten Methoden zur Analyse der MUPs nicht für eine Differenzierung geeignet sind. Die verschiedenen Major Urinary Proteins können nicht in einem Gel aufgetrennt werden. Man kann also mit den üblichen Protein-Gel-Methoden nicht ermitteln welche MUPs im Urin einer Maus sind und ob sie sich unterscheiden. Dies war den Forschern nun jedoch mit hochgradig reinen Proteinen und einer speziellen Methode der Massenspektrometrie möglich, bei der die Proteine anhand ihrer Masse aufgetrennt werden.

Soziale Situation beeinflusst MUPs

Mit dieser Methode konnten letztendlich auch die unterschiedlichen Proteine in den einzelnen Urinproben ermittelt werden. "Die Annahme, dass Mäuse ihre Verwandten durch die MUPs identifizieren, also per chemischem Strichcode erkennen können, kann aufgrund unserer Daten nicht getroffen werden", sagt Penn. "Viel wahrscheinlicher ist dagegen, dass sie unterschiedliche Sets je nach sozialer Situation ausscheiden."
Die hoch-auflösende Protein-Nachweismethode zeigte, dass unter anderem eine Veränderung des sozialen Umfelds die Produktion bestimmter MUPS zur Folge hatte.

Damit wäre die Zusammensetzung der Proteine im Urin eher als eine Reaktion auf soziale oder fortpflanzungstechnische Umstände zu verstehen. Wie Mäuse dagegen ihre Verwandten identifizieren können wir derzeit noch nicht beantworten. "Zukünftige Versuche werden zeigen, wie die chemische Kommunikation funktioniert und warum die MUPs eine Reaktion auf soziale Veränderungen wiederspiegeln", so Penn. (red, 26. 12. 2016)

  • Teil der Familie oder doch ein Fremder? Der Urin der Mäusemännchen zumindest verrät es nicht. Die darin enthaltenen Proteine sind vielmehr wahrscheinlich eine Reaktion auf soziale Veränderungen.
    foto: kerstin thonhauser/vetmeduni vienna

    Teil der Familie oder doch ein Fremder? Der Urin der Mäusemännchen zumindest verrät es nicht. Die darin enthaltenen Proteine sind vielmehr wahrscheinlich eine Reaktion auf soziale Veränderungen.

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