Genetiske spor avslører hvordan lunden har tilpasset seg livet i nord

En studie publisert i Genome Biology and Evolution viser at ulike typer genetiske variasjoner kan gi komplementær informasjon om hvordan lunden har tilpasset seg forskjellige miljøer. Ved å analysere tre typer genetiske forskjeller i arvestoffet fant forskerne at de belyser ulike sider av artens evolusjonære historie.

Sammenlignet to underarter

Lunden (Fratercula arctica) hekker både i boreale områder og langt nord i Arktis. To av underartene – F. a. arctica og F. a. naumanni – skiller seg tydelig fra hverandre både i utseende og genetikk. Den arktiske underarten er blant annet større, noe som kan være en tilpasning til kaldere miljøer.

Arktiske økosystemer er i rask endring, og økt kunnskap om hvordan arter er genetisk tilpasset ulike miljøforhold er viktig for å forstå hvordan de kan reagere på klimaendringer. Tidligere genetiske studier av lunde har i stor grad fokusert på én type genetisk variasjon – enkeltnukleotidpolymorfismer (SNP). I den nye studien ønsket forskerne også å undersøke to andre typer genetiske variasjoner: strukturelle varianter (SV) og korte tandemrepetisjoner (STR).

Omfattende genomdata

Forskerne analyserte helgenomsekvenser fra 18 lunder – seks individer fra hver av SEAPOPs nøkkellokaliteter på Røst, Bjørnøya og Spitsbergen. Disse representerer både boreale og høyarktiske bestander.

De tre typene av genetisk variasjon ble analysert med ulike bioinformatiske metoder. SNPs ble undersøkt med statistiske metoder som kan identifisere områder i genomet som viser tegn til naturlig seleksjon. Strukturelle varianter – større endringer i DNA, som innsettinger eller slettinger – ble kartlagt ved hjelp av flere analyseverktøy. STRs, som består av korte DNA-sekvenser gjentatt mange ganger, ble analysert fordi de ofte varierer raskt og kan gi informasjon om nyere evolusjonære prosesser.

Forskerne identifiserte deretter genomregioner som skilte seg tydelig mellom bestandene, og koblet disse til kjente gener for å undersøke hvilke biologiske egenskaper de kan påvirke.

Genetiske variasjoner utfyller hverandre

Analysene viste at de fleste genene som ble identifisert som kandidater for tilpasning, bare dukket opp i én av varianttypene. Dette tyder på at de ulike genetiske variasjonene fanger opp ulike biologiske signaler.

Flere av genene er knyttet til egenskaper som kroppsstørrelse, skjelettutvikling, energilagring og sansefunksjoner – egenskaper som kan være viktige for å leve i miljøer med store forskjeller i temperatur, lysforhold og mattilgang.

Veileder for fremtidige studier

Studien viser at ulike typer genetiske variasjoner gir forskjellige, men komplementære perspektiver på hvordan arter utvikler seg og tilpasser seg miljøet. Ved å kombinere analyser av SNP, strukturelle varianter og STR får forskerne et mer helhetlig bilde av evolusjonære prosesser.

Resultatene kan også bidra til å identifisere såkalte evolusjonært betydningsfulle enheter – bestander som er genetisk særpregede og derfor kan være viktige å prioritere i bevaringsarbeid.

Samtidig peker studien på et mer generelt poeng: For å forstå hvordan arter tilpasser seg et miljø i rask endring, kan det være nødvendig å undersøke flere typer genetisk variasjon i stedet for å fokusere på bare én.

Les hele artikkelen:

• Single Nucleotide Polymorphisms, Structural Variants, and Short Tandem Repeats Capture Distinct Signals of Adaptive Divergence in the Atlantic Puffin