Ein Forschungsteam der Universität Leipzig, Charité – Universitätsmedizin Berlin und Uppsala Universität in Schweden hat gezeigt, wie die erstaunliche Farbenvielfalt bei Haushühnern auf molekularer Ebene entsteht. Untersucht wurde der sogenannte Melanocortinrezeptor 1 (MC1R): Ein Eiweißmolekül, das in den Hautzellen von Wirbeltieren die Farbbildung steuert. Das Gen, das die Bauanleitung für diesen Pigmentierungsrezeptor enthält, ist beim Haushuhn seit dessen Domestizierung ungewöhnlich stark verändert worden. Das Forschungsteam identifizierte 18 verschiedene Varianten dieses Gens – eine Vielfalt, die bei Wildvögeln so nicht vorkommt. „Wir zeigen, dass durch die Anhäufung und Neukombination von Mutationen innerhalb eines einzigen Gens zahlreiche neue Varianten entstanden sind, mit direkt sichtbaren Folgen für das Erscheinungsbild der Tiere", sagt PD Dr. Claudia Stäubert, Wissenschaftlerin am Rudolf-Schönheimer-Institut für Biochemie der Universität Leipzig.
Der MC1R funktioniert wie ein molekularer Schalter: Je nachdem, wie aktiv er ist, produziert eine Zelle mehr dunkles oder mehr helles Pigment. Die Wissenschaftler:innen konnten in Zellkulturen zeigen, dass einzelne Genmutationen die Aktivität des Schalters entweder steigern oder mindern. Treten mehrere Mutationen gemeinsam auf, können sie sich gegenseitig verstärken oder abschwächen und so Farbmuster erzeugen, die keine der einzelnen Veränderungen allein hervorbringen würde.
Ausgangspunkt war eine Genomstudie der Universität Uppsala in Schweden, bei der das Erbgut von mehr als 10.000 Hühnern analysiert wurde. Dabei fiel der MC1R als besonders variabler Genort auf. Die Forscherinnen am Rudolf-Schönheimer-Institut der Universität Leipzig, PD Dr. Claudia Stäubert und Dr. Aenne-Dorothea Liebing, brachten ihre langjährige Expertise in der funktionellen Analyse von Rezeptormolekülen ein, um den Zusammenhang zwischen genetischen Varianten des MC1R, deren Auswirkungen auf die Rezeptorfunktion und den daraus resultierenden Gefiederfarben aufzuklären. Das Team von Dr. Patrick Scheerer, Wissenschaftler am Institut für Medizinische Physik und Biophysik der Charité, untersuchte ergänzend dazu die strukturellen Konsequenzen der identifizierten Mutationen.
Die Zusammenarbeit für diese Publikation zwischen Leipzig und Berlin entstand im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 1423 „Strukturelle Dynamik der GPCR-Aktivierung und Signaltransduktion“, der an der Universität Leipzig angesiedelt ist.
Die Studie zeigt exemplarisch, wie neue genetische Varianten entstehen und sich ausbreiten können – ein Grundprinzip der Evolution, das hier in einem evolutionär kurzen Zeitraum von wenigen Jahrtausenden besonders deutlich zu beobachten ist. Die Erkenntnisse sind nicht nur für die Grundlagenforschung wertvoll, sondern könnten auch in der Tierzucht dabei helfen, Farbmerkmale besser vorherzusagen und gezielt zu steuern. Die Forscher:innen planen, in künftigen Studien zu untersuchen, ob ähnliche Evolutionsmuster wie beim Haushuhn auch bei anderen Wirbeltieren auftreten.
Universität Leipzig
Originalpublikation:
C. Ma et al.: Ultrarapid MC1R protein and associated plumage color evolution in the domestic chicken, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123 (24) e2605288123, https://doi.org/10.1073/pnas.2605288123 (2026).
