Ny kunskap om sångfåglars evolution

En internationell forskargrupp ledd av Alexander Suh vid Uppsala universitet har sekvenserat en kromosom i zebrafinkar som kallas ”germline restricted chromosome” eller GRC. Denna kromosom finns bara i könsceller, celler som innehåller genetisk information som förs vidare till nästa generation. Forskarna upptäckte att kromosomen är tiotals miljoner år gammal och spelar en viktig roll i sångfåglars biologi, då den innehåller gener viktiga för utvecklingen av embryot.

Att kunna fortplanta sig är en grundläggande egenskap för allt liv. Hur fortplantningen har utvecklats och hur den fungerar genetiskt är av den anledningen väldigt intressanta frågor för evolutionsbiologer. Celler delas upp i två huvudtyper, könsceller och somatiska celler, under den tidiga utvecklingen av embryot. Könsceller återfinns i fortplantningsorganen och innehåller genetisk information som överförs till nästa generation, medan somatiska celler utgör resten av organismen. Biologer har visat att vissa gener och upprepande DNA-sekvenser elimineras när celler utvecklas till somatiska celler eller könsceller, vilket betyder att alla celler i en organism inte innehåller samma genom.

I vissa arter är hela kromosomer specifika för könscellerna. En kromosom av den här typen finns i zebrafinkar och kallas ”germline restricted chromosome” eller GRC. Nu har en forskargrupp för första gången gjort en omfattande genetisk, traskriptomisk och proteomisk analys av GRC-kromosomen i zebrafinkar. GRC:n är den största kromosomen i zebrafinkens genom och utgör mer än 10 procent av hela genomet.

– GRC:n är en väldigt konstig kromosom. Vi såg att några av dess gener återupprepades tio-eller hundratals gånger, när somatiska celler bara har en kopia av genen, säger Cormac Kinsella, försteförfattare till studien och verksam vid Uppsala universitet och Universiteit van Amsterdam.

Genom att identifiera specifika gener och jämföra dessa med genetisk data från andra arter kunde forskarna nysta upp kromosomens evolutionära historia. Resultaten visade att kromosomen är tiotals miljoner år gammal och finns troligvis i alla sångfågelarter, vilka utgör ungefär hälften av alla fågelarter. Forskarna tror också att GRC-kromosomen blev en viktig för fåglars evolution eftersom den innehåller många gener kopplade till tidig utveckling av embryot. Kromosomen inte finns i somatiska celler vilket betyder att dess genuttryck bara påverkar könsceller, något som skyddar somatiska celler från eventuella negativa effekter.

– Vi observerade genuttryck från GRC:n på RNA- och proteinnivå, något som gör att vi tror att våra bevis på att urval påverkar GRC:n kan bli början till många fler spännande upptäckter, säger Fransisco J. Ruiz-Ruano, andre försteförfattare till studien och verksam vid Uppsala universitet och Universidad de Granada.

Cormac M. Kinsella, Francisco J. Ruiz-Ruano, Anne-Marie Dion-Côté, Alexander J. Charles, Toni I. Gossmann, Josefa Cabrero, Dennis Kappei, Nicola Hemmings, Mirre J.P. Simons, Juan Pedro M. Camacho, Wolfgang Forstmeier, Alexander Suh. “Programmed DNA elimination of germline development genes in songbirds” Nature Communications, DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-019-13427-4

För mer information kontakta: Alexander Sang-Jae Suh, alexander.suh@ebc.uu.se