Laxens gener kartlagda i stort forskningsprojekt

Laxens alla gener har kartlagts i ett stort projekt som bland annat involverat forskare vid Umeå universitet. Resultaten som publiceras i den ansedda vetenskapstidskriften Nature ger bättre möjligheter att till exempel skydda laxodlingar från virus, men också att bevara vildlaxen som art för framtiden.

– Laxens arvsmassa innehåller två kopior av varje gen. Det har spekulerats om i fall dessa kopior har gett evolutionen det extra spelrum som krävdes för att utveckla några av laxens speciella egenskaper, till exempel det röda köttet eller förmågan att leva i sötvatten som ung och i saltvatten som vuxen, säger Torgeir Hvidsten, gästprofessor vid Umeå Plant Science Centre och professor vid Norges miljö- och biovetenskapliga universitet i Ås.

Han är en av forskarna som arbetat med att kartlägga och systematisera laxens arvsmassa. Forskningsprojektet har pågått i sex år och har skett i samarbete mellan forskare och industriaktörer i Sverige, Norge, Kanada, Chile, Kina och USA, samt forskningsråden i flera av dessa länder.

Kartläggningen av laxens gener har lika hög kvalitet som den om människans arvsmassa. Att känna till laxens hela genom är nödvändigt för att kunna använda modern genteknik för att vidareutveckla odlad lax. I Norge är fiskodling en växande och allt viktigare näring. Även om man hållit på att förädla lax för odling i över 45 år är det ett ständigt pågående process att förbättra aveln. Den fisk som har de bästa egenskaperna i dag är inte nödvändigtvis bäst anpassad till nya sjukdomar, ändrade miljöförhållanden eller nya fodertyper.

Ett exempel är IPN-virus, en sjukdom som drabbat många laxodlingar. 90 procent av de smittade fiskarna dör och viruset har orsakat näringen stora ekonomiska förluster. Lösningen på problemet kom inte förrän forskarna hade tillgång till laxens genomsekvens och kunde identifiera vilken gen som gör vissa fiskar resistenta mot IPN-virus. I dag kan man i aveln se till att bara bärare av IPN-resistens används i fortsatt fiskodling och antalet fall av IPN i lax har på bara några år minskat med 90 procent.

Förutom att säkra bärkraftig fiskodling är kartläggningen av laxens gener viktig för att bevara vildlaxen. I två nya stora forskningsprojekt, Aqua Genome Project och QuantEscape, används laxgenomsekvensen för att kartlägga den genetiska variationen i norska laxälvar. Det gör det möjligt att med stor precision särskilja vildlax från odlad lax som rymt från odlingarna och att fastställa i vilken utsträckning den odlade laxen påverkar vildlaxen.

Kunskapen om laxens arvsmassa ger också viktiga insikter inom evolutionsbiologin. För 80 miljoner år sedan fick alla laxfiskars urmoder sin arvsmassa fördubblad. I stället för 25 kromosomer hade den plötsligt 50 kromosomer. När urlaxen fick ”säkerhetskopior” av alla generna medförde det att extrakopiorna kunde mutera eller utveckla helt nya funktioner.

Liknande dubbleringar av arvsmassan skedde i den gren av ryggradsdjuren som ledde fram till såväl fisk som människa Men, det hände för 400-500 miljoner år sedan, vilket gjort att spåren av förändringsprocessen över tid blivit otydliga och öppnar för olika tolkningar. 80 miljoner år är kortare tid, vilket gör att forskarna med större säkerhet kan säga vad som händer när arvsmassa fördubblas och hur duplicerade gener kan ändra vad generna styr i en organism.

– Vi jämförde lax med gädda som är nära besläktad med lax, men bara har en kopia av varje gen, säger Torgeir Hvidsten. Vi fann att det vanligaste hos laxen var att en genkopia uttrycktes i samma vävnader som i gäddan, till exempel i levern, medan den andra kopian uttrycktes i andra vävnader, till exempel i gälarna. Det visar hur gendubblering kan leda till biologisk innovation, säkerhetskopian är fri att experimentera!

Torgeir Hvidsten ingick i det forskningsprojekt vid Umeå Plant Science Centre som 2013 kunde presentera en fullständig kartläggning av granens genom. Också detta arbete publicerades i tidskriften Nature.

– Vad är mer naturligt än att gå från julgran till gravlax? Metoderna vi arbetar med är dessutom nästan helt oberoende av vilka organismer vi studerar, säger han.

Läs artikeln i Nature

Om publikationen:

Nature, artikel: Atlantic salmon genome provides insights into rediploidization av Sigbjørn Lien, Ben F. Koop, Simen R. Sandve, Jason R. Miller, Matthew P. Kent, Torfinn Nome, Torgeir R. Hvidsten, Jong S. Leong, David R. Minkley, Aleksey Zimin, Fabian Grammes, Harald Grove, Arne Gjuvsland, Brian Walenz, Russell A. Hermansen, Kris von Schalburg, Eric B. Rondeau, Alex Di Genova, Jeevan K. A. Samy, Jon Olav Vik, Magnus D. Vigeland, Lis Caler, Unni Grimholt, Sissel Jentoft, Dag Inge Våge, Pieter de Jong, Thomas Moen, Matthew Baranski, Yniv Palti, Douglas R. Smith, James A. Yorke, Alexander J. Nederbragt, Ave Tooming-Klunderud, Kjetill S. Jakobsen, Xuanting Jiang, Dingding Fan, Yan Hu, David A. Liberles, Rodrigo Vidal, Patricia Iturra, Steven J. M. Jones, Inge Jonassen, Alejandro Maass, Stig W. Omholt^,William S. Davidson. DOI: http://dx.doi.org/10.1038/nature17164

För mer information, kontakta gärna:

Torgeir Hvidsten, gästprofessor, Umeå Plant Science Centre, Umeå universitet, och professor vid Norges miljö- och biovetenskapliga universitet
Telefon: +4747957383
E-post: torgeir.hvidsten@umu.se

Pressfoto för nedladdning