John Fitzpatricks labb rymmer 300 akvarium med småfiskar som halvnäbbar och guppys. I experimenten som görs här studeras bland annat fiskarnas parningsbeteende och spermier.

Halvnäbbar föder levande ungar och är bra studieobjekt eftersom de lever vid vattenytan, förklarar John Fitzpatrick när han visar runt i labbet.

– De är lätta att följa och är ett bra biologiskt system att studera för att förstå interaktionen både mellan olika hanar och mellan hanar och honor. Vi observerar bland annat konkurrensen mellan hanarna, betydelsen av färgskruden och kvalitet på spermierna.

Studerar beteenden

Den enorma variation av färger och former som djur uppvisar uppstår både ur naturligt och sexuellt urval. John Fitzpatricks forskargrupp undersöker båda dessa urvalskrafter.

– Överlevnad och fortplantning är de två centrala drivkrafterna inom evolutionsteorin.

Men om du överlever och inte kan fortplanta dig så hjälper inte överlevnaden dig. Darwin insåg detta för 150 år sedan och vi brottas fortfarande med att förstå hur det hänger ihop. Jag tror att det som sker är en väldigt stark form av selektion för fortplantning.

I ”beteenderummet” registreras halvnäbbarnas interaktion sinsemellan med hjälp av kameror med mycket hög upplösning och ett tredimensionellt spårningssystem. Fiskarnas förehavanden analyseras sedan med hjälp av speciella datorprogram. På liknande sätt undersöks fiskarnas spermier.

– Vi kan göra många sofistikerade analyser för att studera spermiekvaliteten. Teknikerna är samma som används i infertilitetskliniker för att mäta och utvärdera kvaliteten på mänskliga spermier. Vi studerar till exempel hur snabbt spermierna simmar, spermiecellernas form och hur varierade de är, vi kan också undersöka DNA-skador inuti cellen.

Bra forskarmiljö

Intresset för fiskar fanns hos John Fitzpatrick redan som barn i hemlandet Kanada. Han var ofta ute och fiskade.

– Jag tror att det lade grunden för det jag gör idag. I min tidiga forskning tittade jag på laxar och deras fortplantning. Det var väldigt roligt och en bra inkörsport till vetenskapen etologi, läran om djurens beteende.

Efter examen i zoologi disputerade John Fitzpatrick vid McMaster University i Kanada. Forskningen utfördes i Zambia på ciklider, en abborrliknande och färgglad fisk som man ofta ser i akvarier i doktorers väntrum, förklarar han. Innan flytten till Stockholms universitet 2015 forskade han också i Australien och i Storbritannien.

– Sverige har en fantastisk forskarmiljö för att studera evolutionär biologi. Att få bygga upp ett labb och en forskargrupp här är en dröm som blivit sann.

”Det är ett privilegium att få den här möjligheten. Det ger mig tryggheten att tänka större och sikta högre. Jag kan ta risken att verkligen ta mig an olösta frågor inom forskningsfältet, och studera dem under en längre tidsperiod.”

Förstå mångfalden

En av de stora frågorna inom fältet sexuellt urval är att hur djuren bibehåller variationen i sina karaktärsdrag, berättar John Fitzpatrick.

– Om produktion av ljusa färger attraherar honor, till exempel, varför producerar inte alla hanar ljusa färger. Vi forskare vet att evolutionen inte ändrar saker utan anledning. Det är avvägningar i allt och det finns också många komplicerande faktorer kring hur fortplantning sker. Vi försöker hantera hela den komplexiteten i fortplantningen, för att få en bredare bild av vilka karaktärsdrag som verkligen spelar roll i det sexuella urvalet.

En annan fråga som de vill ha svar på är om fortplantningsmetoden i sig har betydelse för de sexuella karaktärsdragen och urvalet. Om arter har påverkats av att evolutionärt gå från att lägga ägg till att föda levande ungar, till exempel.

400 miljoner år

Målet i projektet som John Fitzpatrick driver som Wallenberg Academy Fellow är att nå en sammanhållen förståelse för den sexuella evolutionen inom hela djurlivets släktträd. Utöver experimenten på specifika fiskar i labbet görs ett omfattande arbete med evolutionsmodeller baserade på stora mängder data.

– Vi har ägnat ett år till att samla in en stor mängd data från mer än 4000 arter. I nästa projekt blir det 25 000 arter. Det handlar om att förstå evolutionära övergångar, specifikt spermiers evolution i olika djurarter. Vi tittar på 400 miljoner års evolution och hur en enstaka celltyp reagerar över den tiden. Nästa steg är att förstå hur evolution påverkar hela djuret.

Det är tack vare tillgången till mycket mer biologiska data som det går att göra den här typen av studier, för bara några år sedan hade det inte varit möjligt.

– Fantastiskt och spännande, men det skapar också många utmaningar. Kanske är vi de första som försöker besvara dessa frågor. Så det är viktigt att få det rätt, och veta att vi har solid vetenskap och analys bakom resultaten, säger John Fitzpatrick.

Text Susanne Rosén
Bild Magnus Bergström