En orsak till varför vi ärver så olika
Hur kan en grand danois väga 80 kg medan en chihuahua väger 2 kg? Varför drabbas vissa av sjukdomar och andra inte? Att förstå hur generna i vår arvsmassa gör att vi får olika egenskaper är en grundläggande utmaning inom genetiken. Genom att använda växten backtrav har nu forskare fått insikt i ett tidigare okänt ärftlighetsmönster.
Mendel var den första genetikern och han använde ärtor för att kartlägga ärftlighetens grundläggande mekanismer. Genom att studera arvsmassan hos hundratals olika backtrav som samlats in från olika delar av världen har nu forskare lagt ytterligare en genetisk pusselbit.
Med hjälp av nyutvecklade matematiska modeller kunde de identifiera flera genetiska varianter som låg nära varandra på en kromosom och tillsammans påverkade växtens förmåga att ta upp mineraler ur jorden.
Då de låg väldigt nära varandra i arvsmassan orsakade de ett ovanligt arvbarhetsmönster som man nu för första gången kunnat förklara.
Olika förmåga att ta upp mineraler
– Vi letade efter gener i arvsmassan som gjorde att växterna hade olika förmåga att ta upp mineraler, säger Simon Forsberg som analyserat data från experimentet. Men vi fann i stället en region i arvsmassan som gjorde att vissa växter tog upp normalt med mineraler medan andra till synes slumpvis tog upp allt från väldigt litet till stora mängder.
Det arvbarhetsmönster som forskarna fann har beskrivits tidigare både i växter, djur och människor, men man har inte tidigare kunnat visa vad det är för genetiska mekanismer i arvsmassan som orsakar detta. Eftersom backtrav är en modellväxt, som går att göra avancerade genetiska studier på i stor skala kunde forskarna från SLU och University of Aberdeen nu för första gången göra detta.
Med matematiska modeller
– Vi har länge arbetat med att utveckla nya matematiska modeller för att förstå orsaken till ovanliga nedärvningsmönster, säger Örjan Carlborg, professor i beräkningsbaserad genetik, som har lett studien.
– Dessa har nu hjälpt oss både att hitta och förstå hur uppkomsten av flera mutationer i samma gen under evolutionen kan leda till ovanliga genetiska effekter som man förbiser i de flesta studier.
Resultaten bidrar till en ökad generell förståelse för vilka genetiska mekanismer växter och andra organismer kan utnyttja för att anpassa sig till nya livsbetingelser. Denna nya kunskap gör att vi får lättare att förstå vad som kan hända när vårt klimat förändras.
Kunskapen kan också användas för att förutsäga hur växt- och djurpopulationer kan komma att utvecklas i olika typer av förädlingsprogram. Med hjälp av de metoder som forskarna nu presenterar kan man i framtiden på ett effektivare sätt studera även andra egenskaper, till exempel hos människor och djur, för att förstå hur viktig den här typen av genetisk struktur är för hur dessa egenskaper nedärvs.
Artikel
The Multi-allelic Genetic Architecture of a Variance-Heterogeneity Locus for Molybdenum Concentration in Leaves Acts as a Source of Unexplained Additive Genetic Variance (PLOS Genetics) Simon Forsberg, Matthew Andreatta, Xin-Yuan Huang, John Danku, David Salt och Örjan Carlborg.
För mer information kontakta:
Örjan Carlborg, Institutionen för kliniska vetenskaper, SLU, Tel 018-67 20 01, 076-210 91 14, orjan.carlborg@slu.se
