Varmare klimat kan göra nya mutationer skadligare

Ett varmare globalt klimat kan leda till att skadligheten ökar hos nya mutationer som påverkar proteiners funktion. Detta kan få stora konsekvenser för organismers förmåga att anpassa sig till och överleva i framtidens förändrade miljöer. Det här visar ny forskning från Uppsala universitet. Studien är publicerad i den vetenskapliga tidskriften Proceedings of the Royal Society B.

Naturliga miljöer förändras i en allt snabbare takt på grund av de pågående klimatförändringarna. Det innebär nya livsvillkor för många arter.

– På lång sikt måste organismer anpassa sig genetiskt till dessa snabba miljöförändringar, annars kan de dö ut. Anpassning kan ske genom att mutationer orsakar förändringar i arvsmassan som är fördelaktiga i den nya miljön, men allt som oftast har mutationer negativa konsekvenser för individen som bär på dem, säger David Berger som är forskare vid institutionen för ekologi och genetik vid Uppsala universitet.

I studien, som är ett samarbete med forskare vid Lunds universitet, kombinerades teoretiska modeller av proteiners funktion med resultat från experiment som jämfört vilken effekt mutationer har på ett antal skilda livsformer i olika miljöer.

De gjorde själva experiment på skalbaggar där nya mutationer framkallades, men analyserade också resultat från tidigare liknande studier där både encelliga mikroorganismer så som jästsvampar, bakterier och virus, och flercelliga livsformer som växten backtrav, bananflugor och rundmasken C. elegans, undersökts.

Genom att lägga samman all information kunde forskarna jämföra hur organismerna klarade sig i olika miljöer före och efter att mutationer framkallats. Framför allt ville de veta om miljöer som på något sätt var stressande för individen gjorde att mutationernas skadliga effekter uttrycktes mer eller mindre. Bland annat manipulerades temperaturerna för att ta reda på vilken inverkan det hade.

– Individer med och utan mutationer led lika mycket av den stressiga miljön. Men när vi tittade på de studier som manipulerat temperaturer så fann vi att de individer som bar på nya mutationer led mer än individer utan nya mutationer när temperaturen höjdes, säger David Berger.

Studien tyder på att om IPCC:s beräkningar av en global uppvärmning på 2-4 grader under det kommande århundradet blir verklighet kan det i tropiska arter leda till en fördubbling av nya mutationers skadliga effekter.

– Eftersom mutationer går i arv och även uppstår i varje ny generation skulle en kraftig ökning av deras skadliga effekter få stora konsekvenser för både anpassningsförmåga och de typer av anpassningar som vi kan förvänta oss att se hos organismer om de globala temperaturerna fortsätter att stiga. Våra resultat kan därför vara viktiga för att förstå hur biologisk mångfald påverkas under framtida klimatuppvärmning, säger David Berger.

För mer information kontakta: David Berger, forskare vid institutionen för ekologi och genetik vid Uppsala universitets. Tel: 076-298 86 08, E-post: david.berger@ebc.uu.se

Referens: Berger D, Stångberg J, Baur J, Walters RJ. (2021) Elevated temperature increases genome-wide selection on de novo mutations. Proceedings of the Royal Society B 20203094. DOI: 10.1098/rspb.2020.3094