Advanced

Differential gene-expression between large and small-billed subspecies of Tristan Finches, Nesospiza acunhae - investigating imprints of speciation and sex-specific expression

Lindberg, Markus (2014) BION34 20132
Degree Projects in Biology
Popular Abstract (Swedish)
Evolutionsteorin förklarar hur djur och andra organismer förändras över tid. I dess historia beskrivs hur vi alla kommer från samma ursprung, från enkla organismer som uppstod för miljontals år sedan, till den otroliga mångfald och komplexitet som vi ser i naturen idag, inklusive oss människor. Vi människor härstammar allesammans från en aplik förfader som vi delar med schimpanser, och längre tillbaka i tiden delar vi anfäder med samtliga däggdjur, samtliga ryggradsdjur, samtliga djur, och till slut alla levande varelser. Vi kan spåra vår evolutionära historia bakåt i tiden genom att titta närmare på den kod som gömmer sig i alla organismer, DNA, och jämföra genomet (uppsättningen av DNA) mellan olika individer, populationer eller arter.... (More)
Evolutionsteorin förklarar hur djur och andra organismer förändras över tid. I dess historia beskrivs hur vi alla kommer från samma ursprung, från enkla organismer som uppstod för miljontals år sedan, till den otroliga mångfald och komplexitet som vi ser i naturen idag, inklusive oss människor. Vi människor härstammar allesammans från en aplik förfader som vi delar med schimpanser, och längre tillbaka i tiden delar vi anfäder med samtliga däggdjur, samtliga ryggradsdjur, samtliga djur, och till slut alla levande varelser. Vi kan spåra vår evolutionära historia bakåt i tiden genom att titta närmare på den kod som gömmer sig i alla organismer, DNA, och jämföra genomet (uppsättningen av DNA) mellan olika individer, populationer eller arter. Små variationer uppstår i DNA från det att ett ägg befruktas och påbörjar sin utveckling till det att individen blir fullvuxen och sedan själv reproducerar sig, och informationen i dess DNA förs då vidare till nästa generation. Således är avkomman alltid väldigt lik sina föräldrar, men aldrig identisk. I en naturlig population finns det därför många olika uppsättningar av DNA, dessa uppsättningar ger upphov till olika egenskaper. De individer som har egenskaper som ger dem en fördel gentemot de andra individerna i samma population – kanske har de lättare för att hitta mat, eller är bättre på att attrahera en partner – kommer ha en bättre chans att reproducera sig och föra sina gener vidare. Det är denna process som ger upphov till evolution.

Genomet är paketerat i olika kromosomer. När man pratar om vilken uppsättning av DNA en individ har så pratar man om individens genotyp. Om man istället diskuterar synliga eller mätbara karaktärsdrag, exempelvis ögonfärg, kroppslängd, armstyrka eller intelligens, så pratar man om individens fenotyp. Eftersom alla organismer bär på DNA, och alla har vissa karaktärsdrag, så är det väldigt intressant att undersöka vilka gener som kan ligga bakom särskilda karaktärsdrag, alltså hur en individs genotyp påverkar dess fenotyp. Fenotypen av en individ avgörs av vilken genuppsättning hen har, och hur generna uttrycks. Genuttryck kan liknas vid att en gen kan vara ”på” eller ”av”. Om en gen väldigt ofta är påslagen så säger vi att denna gen har ett högt uttryck, medan en sällan påslagen gen har ett lågt uttryck. Detta är också orsaken till varför du kan ha så olika vävnader i din kropp trots att alla celler bär på samma DNA. I skelettet är gener högt uttryckta som får cellerna att växa sig hårda och hålla ihop starkt mellan varandra, medan det under utvecklingen av dina muskler är helt andra gener som har högt uttryck, exempelvis gener som gör det möjligt för cellerna att dra ihop sig. Genomet agerar alltså som en mall för de byggstenar individen har att förse sig med för att utvecklas, men det är hur denna mall avläses – vilka byggstenar som används, när de används, var de används, och hur mycket de används – som avgör hur individen utveklas. För att bättre förstå hur genotyper påverkar fenotyper är det därför av stor vikt att undersöka hur olika gener varierar i deras uttryck mellan olika vävnader, individer eller arter.

Färsk forskning har nyligen slängt sitt ljus över en liten ögrupp mitt i södra atlanten kallad ”Tristan da Cunha”. Denna isolerade ögrupp blev, i evolutionärt perspektiv, nyligen befolkad av en småfågelart. Man kan nu se olika grupper, eller underarter, av dessa fåglar som fått namnet ”Tristanfinkar”. Underarterna liknar varandra men har olika storlek på näbbarna. Från det att en anfader kommit att kolonisera ön har alltså olika arter börjat utvecklas, där näbbstorleken är det synliga karakträsdrag som tydligast skiljer dem åt. Detta på grund av att olika näbbstorlek är bättre anpassade för vissa typer av föda. Genom att jämföra DNA från Tristan-finkar mot en närbesläktad art vars genom var mer välkänt kunde man få reda på vilka kromosomer som olika gener tillhörde hos Tristanfinkarna. Av kunde man utröna att en av individerna var en hona, de andra var hanar. Honan hade flertalet virus-gener högt uttryckta, tillsammans med gener involverade i immunsystemet – resultat som pekar på att individen led av en infektion av något slag. När man analyserade genuttrycket på den underart med stora näbbar och jämförde mot underarten med mindre näbbar kunde man även finna en gen som var högre uttryckt hos de stornäbbade individerna. Detta var en gen som påverkar hjärnans utveckling och en individs mentala förmågor. Skillnaden i genuttryck för denna gen kan därför påvisa fenotypiska skillnader mellan arterna som vid första anblick inte upptäcks, såsom inlärningsförmåga eller speciella beteenden. Genom att undersöka uttrycksdata på detta vis kan man därför få ledtrådar kring karaktärsdrag som annars är osynliga för oss.

Handledare: Bengt Hansson och Martin Stervander
Examensarbete för masterexamen i molekylär ekologi, 45 hp 2014
Biologiska institutionen, Lunds universitet (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Lindberg, Markus
supervisor
organization
course
BION34 20132
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
language
English
id
4813319
date added to LUP
2014-11-25 11:38:34
date last changed
2014-11-25 11:38:34
@misc{4813319,
  author       = {Lindberg, Markus},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Differential gene-expression between large and small-billed subspecies of Tristan Finches, Nesospiza acunhae - investigating imprints of speciation and sex-specific expression},
  year         = {2014},
}