SLU-nyhet

Mitokondrie-DNA avslöjar hur abborren koloniserade Östersjön

Publicerad: 25 juni 2024
Abborre

Forskare från Sveriges lantbruksuniversitet (SLU) och Estonian University of Life Sciences har upptäckt att Östersjöregionen är en smältdegel för abborrar av olika genetiskt ursprung. Genom att analysera både mitokondrie-DNA och kärn-DNA har forskarna fått en mer komplett bild av abborrens evolutionära historia, och visar bland annat att fiskarna efter istiden spred sig från öst, väst och syd.

- Som ordspråket säger, alla vägar leder till Rom – eller det här fallet, (nästan) alla vägar bär till Östersjöregionen, som också blivit en smältdegel präglad av stor genetisk mångfald, säger Anti Vasemägi, professor vid institutionen för akvatiska resurser vid SLU som lett studien som publicerats i den vetenskapliga tidskriften Journal of Fish Biology.

För bara 20 000 år sedan täcktes hela norra Europa av massiv, kilometertjock is. Ur geologiskt perspektiv gick smältningen snabbt, med det tog ändå 6000 år innan isen över Skandinavien helt smält bort. I takt med att isen drog sig tillbaka började olika arter kolonisera nya områden, en process som fortfarande pågår. Alla arter som idag lever i norra Europa är relativt nyinflyttade, men hur och när migrerade dessa arter?

Historien – nedtecknad i DNA

De vetenskapliga fälten fylogenetik och fylogeografi studerar evolutionära släktskap mellan grupper av organismer, hur de utvecklats i olika riktningar (diversifikation) och deras gemensamma biogeografiska historia. De senaste decenniernas snabba utveckling av nya DNA-sekvenseringstekniker gör att det nu är möjligt att undersöka genetiska relationer mellan och inom arter med hjälp av sekvensdata som täcker hela arvsmassan (genomet).  

 - Vi har också blivit bättre på att läsa den information som är gömd i genomet, vilket hjälper oss att mer exakt förstå hur migrationer har format den genetiska mångfalden, säger Anti Vasemägi.

Östersjöregionen - mötesplats för flera moderslinjer

För att få en djupare insikt i den eurasiska abborrens evolutionära historia så har svenska och estniska forskare nu för första gången genomfört omfattande analyser av både mitokondrie*- och kärnDNA* hos arten.

-Vi identifierade totalt fem distinkta mitokondriella linjer, där den äldsta förekom i Balatonsjön i Ungern. Genom att använda en molekylär klocka* uppskattar vi att de här fem moderslinjerna skiljde sig från varandra för hundratusentals år sedan, säger Vitalii Lichman, studiens försteförfattare och doktorand vid Estonian University of Life Sciences.

- Tre av de moderslinjer vi identifierade var vida spridda i Östersjöregionen och spåren av dem kunde vi följa till Västeuropa, Centraleuropa och Östeuropa. Östersjöregionen är alltså en mötesplats för flera divergerade moderslinjer hos abborre.  

Kärngenomet hos abborre – "både skakat och rört”

Förutom att analysera mitokondrie-DNA så studerade forskarna också närmare en miljon genetiska variationer (Single Nucleotide Polymorphism, SNPs) i kärn-DNA. Analysen visade inte bara att norra Europa är en knutpunkt för olika moderslinjer.

- Området är också en genetisk smältdegel, där abborrarnas kärngenom har genomgått omfattande omblandning. Arvsmassan är både skakad och rörd, och vår studie visar hur kolonisering kan resultera i oväntade mönster. Snarare än att minska den genetiska mångfalden kan kolonisering skapa hotspots av genetisk mångfald när organismer från olika glaciala tillflyktsorter möts och hybridiserar, säger Anti Vasemägi.

Resultaten av studien "Whole-genome analysis reveals phylogenetic and demographic history of Eurasian perch" har publicerats i det brittiska fiskesällskapets tidskrift, Journal of Fish Biology. Projektet har finansierats av Vetenskapsrådet och Estlands forskningsråd.

 

Fakta:

*Mitokondrie-DNA är den typ av DNA som finns i mitokondrierna, små strukturer i våra celler som fungerar som energifabriker. Den relativt höga mutationsfrekvensen i kombination med att mitokondrie-DNA enbart ärva via mödernet gör mitokondrie-DNA till ett kraftfullt verktyg för att utforska de evolutionära relationerna mellan organismer inom samma art.

*Kärn-DNA är den typ av DNA som finns i cellkärnan och som utgör huvuddelen av vår arvsmassa (genomet).

* En molekylär klocka använder den konstanta hastigheten hos DNA-mutationer. Genom att jämföra antalet mutationer mellan olika arter eller populationer går det att räkna ut hur länge sedan de skilde sig från en gemensam förfader.


Kontaktinformation

Anti Vasemägi, professor
Institutionen för akvatiska resurser, SLU
anti.vasemagi@slu.se, 010-478 42 77