Þróuðu nýja aðferð til að meta náttúrulegt val | Háskóli Íslands Skip to main content

Þróuðu nýja aðferð til að meta náttúrulegt val

16. ágúst 2019
""

Alþjóðlegur hópur vísindamanna, þar á meðal við Háskóla Íslands, hefur þróað nýja aðferð til þess að finna gen sem tengjast náttúrulegu vali hjá tegundum. Aðferðin nýttist m.a. til að varpa nýju ljósi á náttúrulegt val hjá íslenska þorskstofninum og þorski í Barentshafi.

Eins og mörgum er kunnugt setti náttúrufræðingurinn Charles Darwin fram hugmyndina um náttúrulegt val í þróunarkenningu sinni fyrir um 160 árum. Náttúrulegt val snýst í stuttu máli um að þau afbrigði gena, sem ráða eiginleikum sem gera einstaklinga innan tiltekinnar tegundar hæfari til að lifa af í ákveðnu umhverfi, aukist frekar í tíðni á milli kynslóða en önnur. Samkeppni er gríðarleg á milli einstaklinga innan sömu tegundar og milli ólíkra tegunda í náttúrunni og hún leiðir til náttúrulegs vals sem skýrir fjölbreytileika lífvera og aðlögun þeirra að mismunandi umhverfi.

Eitt af meginmarkmiðum vísindamanna sem starfa innan stofnerfðamengjafræðinnar hefur verið að skilja hvernig þessi aðlögun lífvera að staðbundnum umhverfisaðstæðum hefur áhrif á munstur erfðabreytileika í erfðamenginu og að leita að leiðum til að greina þessi munstur. Í hópi þeirra sem fengist hafa verið við þetta viðamikla verkefni eru Einar Árnason, prófessor í þróunar- og stofnerfðafræði við Líf- og umhverfisvísindadeild Háskóla íslands, og Katrín Halldórsdóttir, sérfræðingur við Líf- og umhverfisvísindastofnun skólans, en þau hafa sérstaklega beint sjónum sínum að náttúrulegu vali hjá helsta nytjafiski Íslendinga, þorskinum.

„Helstu niðurstöður rannsóknarinnar eru þær að það finnast gen fyrir mikilvægar aðlaganir að umhverfinu, meðal annars í ónæmiskerfi og efnaskiptaferlum, í ýmsum lítt rannsökuðum stofnum mannsins. Þá fundust gen fyrir vöðvamassa, mjólkurframleiðlsu og spekt (auðsveipni) hjá vissum afbrigðum nautgripa. Einnig sýndi rannsóknin í hvaða stofnum stór svæði í erfðamengi þorsksins urðu fyrir náttúrulegu vali. Þannig sýndi rannsóknin að umhverfur á litningi eitt, þar sem hluti af litningnum brotnar á tveim stöðum og snýst við, sem ákvarðar að stórum hluta vistgerðirnar „djúpfarsfisk“ og „grunnfarsfisk“, urðu fyrir náttúrlegu vali og jukust í tíðni í íslenska stofninum og stofni þorsks í Barentshafi,“ segir Einar Árnason sem er hér ásamt Katrínu Halldórsdóttur.

Einar og Katrín og samstarfsfólk þeirra við danska háskóla hafa undanfarið unnið að rannsókn sem fjallað er um í grein sem birtist í vísindatímaritinu Genome Research nýverið. Markmið hennar var að þróa nýja aðferð til að finna og meta náttúrlegt val í stofnum sem tengjast með flóknum ættartengslum. Aðferðina nefna þau „tenglsnetsháðan fund á valsópun“ en hún hefur reynst geysivel til að finna gen í erfðamenginu sem hafa orðið fyrir sterku vali. Aðferðin gefur einnig til kynna á hvaða grein ættartrésins valkraftarnir virkuðu.

Vísindamennirnir, sem komu að rannókninni, þróuðu aðferðina frekar og prófuðu hana með því að beita henni á gögn frá ýmsum stofnum mannsins, afbrigðum nautgripa og stofnum Atlantshafsþorsks víðs vegar úr Norður-Atlantshafi.

„Helstu niðurstöður rannsóknarinnar eru þær að það finnast gen fyrir mikilvægar aðlaganir að umhverfinu, meðal annars í ónæmiskerfi og efnaskiptaferlum, í ýmsum lítt rannsökuðum stofnum mannsins. Þá fundust gen fyrir vöðvamassa, mjólkurframleiðlsu og spekt (auðsveipni) hjá vissum afbrigðum nautgripa. Einnig sýndi rannsóknin í hvaða stofnum stór svæði í erfðamengi þorsksins urðu fyrir náttúrulegu vali. Þannig sýndi rannsóknin að umhverfur á litningi eitt, þar sem hluti af litningnum brotnar á tveim stöðum og snýst við, sem ákvarðar að stórum hluta vistgerðirnar „djúpfarsfisk“ og „grunnfarsfisk“, urðu fyrir náttúrlegu vali og jukust í tíðni í íslenska stofninum og stofni þorsks í Barentshafi,“ segir Einar.

Þau Katrín benda jafnframt á að niðurstöðurnar undirstriki mikilvægi þess að skilja erfðamengi þessara tveggja vistgerða þorsks sem kunna að leggja mismikið til veiðistofnsins sem Íslendingar sækja í. „Einnig er mikilvægt að nýta aðferðina til að kanna frekar ýmis önnur gen sem aðferðin gat greint og sýna aðlögun að ýmsum staðbundnum aðstæðum. Rannsóknin er mikilvæg samfélagslega fyrir grundvallarskilning á og verndun og stjórnun á mikilvægri fiskveiðiauðlind,“ segir Katrín enn fremur.

Rannsóknin var hluti af stærra rannsóknarverkefni Einars og Katrínar, „Stofnerfðamengjafræði þorskfiska með háa frjósemi“ sem  hlaut öndvegisstyrk til þriggja ára úr Rannsóknasjóði Íslands í fyrra.

þorskur