Avslöjar nya djurarter, hybrider och evolutionära strategier

Varför har brushanen tre olika sorters hannar och varför äter vissa strömmingar i Östersjön småfisk? Wallenberg Scholar Leif Andersson undersöker hur djur anpassar sig till klimat och miljö och kartlägger genetiska utvecklingsmodeller.

Leif Andersson

Professor i funktionsgenomik

Wallenberg Scholar 

Lärosäte:
Uppsala universitet

Forskningsområde:
Hur anpassar sig fiskar, fåglar och andra djur till klimat och miljö, vilka egenskaper skaffar de sig – och hur ser deras genetiska utveckling ut?
 

Leif Andersson och hans forskargrupp i Uppsala avslöjade nyligen att de upptäckt en strömming som de kallar rovströmming och som kan vara en ny underart – då den bland annat äter små fiskar som spigg till skillnad från vanliga strömmingar och sillar som är planktonätare.

Det handlar om en större, kustnära strömming, som finns i både en nordlig och sydlig population i Östersjön – och som längs den norrländska kusten benämns slåttersill. Rovströmmingen är både betydligt större och fetare än andra strömmingar.

Frågan vad som är en egen djurart är omdiskuterad. Ursprungligen ansågs det handla om en population som parar sig inom gruppen. Rovströmmingen tycks vara ett gränsfall.

– Jag tycker att om vi ser en tydlig skillnad i anpassningen, att de beter sig som en egen art och i huvudsak reproducerar sig inom gruppen så kan vi identifiera den som en egen art, säger Leif Andersson, professor i funktionsgenomik på Biomedicinskt centrum vid Uppsala universitet.

Utforskar genetisk utveckling

Hans forskargrupp inriktar sig på att med hjälp av avancerad DNA-teknik finna och förstå genetiska förändrings- och utvecklingsmodeller bland djur och hur deras gener uttrycker proteiner. Och det är här som bland annat sillen och dess underart strömmingen kommer in.

– Varför sillen är en så framgångsrik modell för oss är att den förekommer i stora populationer, vilket gör att den slumpmässiga variationen i frekvensen av olika genvarianter, neutraliseras. På så vis kan vi med hög precision identifiera de gener där naturlig selektion verkar. Det vi vill förstå är exakt vilken mutation och vilken mekanism som ledde fram till dessa skillnader i egenskaper. Bland annat påverkar vattnets salthalt, temperatur och artens födoval variationen, säger han.

Syftet med forskningen är också att förstå populationerna bättre i bevarandesyfte.

Det vi vill förstå är exakt vilken mutation och vilken mekanism som ledde fram till dessa skillnader i individernas egenskaper.

– När EU beräknar fiskekvoterna för sill och strömming i Bottenviken utgår de i dag från att där finns en enda population. Men vi har i vår forskning sett att det finns tre tydligt olika populationer att ta hänsyn till: vårlekande strömming, höstlekande strömming och rovströmming.

Forskargruppen djupdyker även ned i ålarnas DNA. Ålarnas genetik är stabil och beständig. Alla ålar i Europa ingår i en och samma population. Ändå har ålen en förmåga att anpassa sig till ett kallt hav som Östersjön och ett varmt hav som Medelhavet och angränsande sötvattensområden. Hur kan ålen då vara så plastisk eller anpassningsbar utan att förändra sitt DNA?

– Det är något som vi undersöker nu i samarbete med kollegor i Portugal, säger Leif Andersson. Forskarna har fångat glasålar vid en flodmynning i Portugal och sedan utsatt dem för den variation i temperatur och salthalt som de utsätts för i norra och södra Europa.

Nu håller de på att undersöka hur uttrycket av alla gener i arvsmassan påverkas som ett svar på ändrade miljöförhållanden.

Hannar i tre olika former

En annan fascinerande art som gruppen studerar är vadarfågeln brushane, som förekommer i tre olika hanvarianter vilka har olika strategier vid parningsleken. Den största gruppen utgörs av revirhävdande hannar med färggranna kragar och höga nivåer av testosteron under parningsperioden. Därutöver finns det en ”satellitvariant” med vit krage, liksom en hane som mer liknar honan och har gråbrun skyddsfärg, vilka inte försvarar revir och har låga halter av testosteron.

Leif Andersson försöker nu förstå vilka genetiska förändringar som varit avgörande för evolutionen av fåglarnas parningsspel. De har hittills funnit att de hannar som inte försvarar revir på spelplatsen bär på en så kallad supergen, en inversion på kromosom 11 som omfattar cirka 100 gener.

Darwinfinkarna jämförs med släkting

En annan grupp av fåglar som forskarna har i blickfånget är Darwinfinkar, som lever på Galapagosöarna utanför Sydamerika och utgör en ikonisk modell för utvecklingen av arter på jorden. Här samarbetar Leif Anderssons grupp med Rosemary och Peter Grant, forskare på det amerikanska Princeton-universitetet, som i 40 år undersökt och observerat finkarna.

Det finns i dag 18 arter av Darwinfinkar. Dessa skiljer sig åt med avseende på storlek, näbbens utformning och i fråga om val av föda – främst olika fröer eller insekter. Sannolikt kom fåglarna ut till Galapagosöarna via starka vindar från fastlandet för 1–2 miljoner år sedan.

Hittills har DNA från omkring 4 000 fink-individer kartlagts och kommande år ska Uppsalaforskarna jämföra dessa individers genetik med en finkart på fastlandet som är nära besläktad med de ursprungsfinkar som råkade hitta till Galapagosöarna.

Text Monica Kleja
Bild Magnus Bergström