Ny genetisk metod avslöjar hur abborren anpassar sig till olika vattenmiljöer

I en ny studie, publicerad i Molecular Ecology, har forskarna använt metoden för att studera europeisk abborre (Perca fluviatilis) i olika typer av sjöar. De upptäckte genetiska spår av anpassning till två mycket olika vattenmiljöer – mörka, näringsfattiga och sura sjöar jämfört med klara sjöar. Studien hjälper oss att förstå vilka biologiska mekanismer som gör det möjligt för fiskar att leva i så olika miljöer.

Ny väg till förståelse av genetisk anpassning

Inom genetisk forskning letar man ofta efter "outlier loci", alltså genetiska varianter som sticker ut och kan vara viktiga för en arts överlevnad. Inom populationsgenetisk forskning är outlier loci genetiska varianter som sticker ut på grund av sin ovanliga frekvens eller starka koppling till miljöfaktorer. Att avgöra hur dessa avvikande varianter ska definieras har dock länge varit en utmaning för evolutionsbiologer.

Den nya metoden, dynamisk outlier-slicing, gör det möjligt att justera hur noggrant forskarna söker efter adaptiva genetiska förändringar. På så sätt kan de få en mer nyanserad bild av vilka biologiska processer som är viktiga för anpassningen. Genom att kombinera metoden med funktionell genanalys identifierade forskarna viktiga regulatoriska förändringar i distinkta genetiska mönster kopplade till anpassning.

– Vår metod hjälper oss att bättre förstå hur gener och deras funktioner förändras under naturligt urval. Den ger oss ett flexibelt verktyg för att analysera genetiska mönster och säkerställa att resultaten är tillförlitliga, säger María Eugenia López, forskare vid SLU och huvudförfattare till studien.

Ett genetiskt finlir

Genom att undersöka arvsmassan hos abborrar från olika sjöar i norra Europa identifierade forskarna över 3 000 genetiska förändringar som verkar spela en roll för anpassning. Många av dessa förändringar fanns i reglerande DNA-sekvenser, som fungerar som strömbrytare för gener och styr viktiga biologiska processer.

Dessutom kunde forskarna identifiera biologiska processer som kan vara viktiga för att leva i mörka vattenmiljöer, till exempel jonkanaler som reglerar salt- och vätskebalans, molekylär transport och så kallade gateda kanaler som är viktiga för cellernas stabilitet.

– Våra resultat visar att genom att finjustera hur vi analyserar genetiska outliers kan vi få en tydligare bild av hur arter anpassar sig till sin miljö, säger Anti Vasemägi, professor vid SLU och en av studiens seniora författare.

Från fisk till framtiden

Trots att studien fokuserade på europeisk abborre har metoden och dess resultat betydelse långt utanför fiskvärlden. Dynamisk outlier-slicing kan tillämpas på en mängd arter och ge djupare insikter i hur organismer anpassar sig till klimatförändringar, föroreningar och förändrade ekosystem.

Läs artiklen: Dynamic Outlier Slicing Allows Broader Exploration of Adaptive Divergence: A Comparison of Individual Genome and Pool-Seq Data Linked to Humic Adaptation in Perch