What is the Engine of Biodiversity? Comparative Speciation Genetics in the Post-genomic Erasser skapar b


Funding source

Swedish Research Council - Vetenskapsrådet (VR)


Project Details

Start date: 25/10/2013
Funding: 3200000 SEK


Description

För 150 år sedan lade Charles Darwin och Alfred Wallace den konceptuella grunden för att förstå den enorma biodiversitet som finns på vår planet. I boken ´On the origin of species´ utmanade Charles Darwin den tidens primära syn: att arter är oföränderliga enheter. Han föreslog istället att alla organismer är föremål för naturligt urval och därför föränderliga. Darwin hade dock inte den minsta kunskap om de principer som styr nedärvning och hade därför ingen chans att få fullständig förståelse för hur artbildning sker. Idag, ett och ett halvt sekel senare - efter det att Darwins idéer sammanlänkats med Gregor Mendels kunskap om nedärvning - har vi nått det stadium där det faktiskt blivit möjligt att få kunskap om vilka molekylära mekanismer som styr artbildning. En stor del av den kunskap vi har idag bygger på studier i modellorganismer som exempelvis bananflugor (Drosophila). Dessa är möjliga att studera i laboratorier under kontrollerade former och har dessutom en fullständigt sekvenserad arvsmassa, vilket har möjliggjort mycket detaljerade studier av artbildningsgenetik. Ett huvudresultat från den forskningen är att det verkar vara tillräckligt med relativt få interagerande gener för att artbildning skall kunna ske. Orsaken till detta tros vara att genvarianter, vilka förändrats genom mutation, skiljer sig i DNA-sekvens mellan divergenta populationer och att de olika varianterna skapar problem när de nedärvs tillsammans i en hybrid. Sådana ´inkompatibilitetsgener´ garanterar att ingen hybridisering sker mellan arter och ett antal av dessa gener har ganska nyligen identifierats. Ett problem med de här artbildningsstudierna är att de ofta inkluderar arter som evolverat oberoende i miljontals år och att lite eller inget därför kan sägas om de initiala mekanismerna i artbildningsprocessen. För att få fullständig förståelse för när, var och hur artbildning initieras krävs därför att studier utförs också i system där artbildningen just påbörjats. Tanken är att i unga system så kan processer såsom ekologiskt divergent selektionsval eller partnerval genom sexuell selektion spela en viktig roll i populationsisolering och den följande artbildningsprocessen. Tills nyligen var forskningen inom dessa icke-modellorganismer begränsad till morfologiska, ekologiska och beteendevetenskapliga undersökningar, men revolutionerande ny teknik inom DNAsekvensering har möjliggjort studier av också de molekylära mekanismer som ligger bakom artbildningen i dessa system. Här identifierar jag ett nytt evolutionärt modellsystem - kråkor och korpar av släktet Corvus - och visar deras potential för artbildningsforsking. Centralt för detta system är ett fylogenetiskt oberoende återkommande av flerfärgade färgmönster i flera arter som står i kontrast till den helt svarta fjäderdräkt som annars dominerar i gruppen. Med utgångspunkt i tanken att en polymorfism i fjäderdräktfärg kan främja artbildning genom sexuell selektion, väljer jag ett antal svarta och flerfärgade artpar som kan placeras längs en tidslinje som representerar olika stadier av artbildningsprocessen. Denna jämförande angreppsvinkel är unikt anpassad för att studera genetiken bakom artbildning mellan olika stadier av arters divergens. Detta upplägg gör det möjligt att identifiera betydelsen av viktiga evolutionära processer såsom genetisk drift, selektion och rekombination för uppbyggnaden av skillnader mellan genom och deras roll i artbildning. Det ger också en lovande ingång till det fascinerande temat parallell evolution. Är det samma genomiska regioner och även gener som orsakar återkommande färgmönster och främjar artbildning? I detta projekt kommer vi använda kompletterande angreppsvinklar, inklusive fältarbete, storskalig genomsekvensering av individer och komparativa metoder. En huvuddel av forskningsarbetet kommer att ägnas åt beskrivning av rekombinationsprocessen, vilken från ett teoretiskt håll föreslås att påverka selektions- och divergens-processen. För detta ändamål kommer vi att använda indirekta populationsgenetiska metoder såväl som ´single-cell genotyping´ av hundratals individuella spermier från utvalda individer för att kartlägga genomets rekombinationsyta. Användandet av moderna molekylära metoder ger oss möjlighet att för första gången identifiera de genetiska komponenter som bidrar till divergensen och slutligen genererar den biodiversitet de flesta av oss beundrar.


External Partners


Last updated on 2017-05-04 at 09:08