Projektanslag 2024
Projekt:
”Harnessing evolutionary transitions, machine learning, and genomics to decode pollen evolution and unravel sexual selection mechanisms shared across kingdoms”
Huvudsökande:
Professor Tanja Slotte
Medsökande:
Stockholms universitet
John Fitzpatrick
Allison Hsiang
Catarina Rydig
Beviljat anslag:
31 000 000 kronor under fem år
Hur fortplantningen går till är avgörande för en organisms evolution, både när det gäller utseende och funktioner. Förändringar i fortplantningsmetoder påverkar bland annat vilka genetiska egenskaper som får företräde. Genom en kombination av maskininlärning, datorseende och storskalig DNA-sekvensering blir det för första gången möjligt att samla och jämföra stora mängder data om pollen för att förstå hur stora evolutionära skiften mellan insekts- och vindpollination påverkar genetiken i växtriket.
Hur reproduktion går till praktiskt är en viktig faktor för selektion, eller genetiskt urval. Pollen som sprids med vinden sprids till exempel ut mer än genom insekter eller andra pollinatörer. Aktuell forskning visar att hos djur har evolutionära skiften mellan intern och extern befruktning haft stor effekt på evolutionen av spermiers form, uppbyggnad och storlek. Detta tros vara ett resultat av en ”utspädningseffekt” som sker när spermier eller pollen sprids ut mer innan befruktning. Hur ett skifte från insekts- till vindpollination inom växtriket påverkar det genetiska urvalet för blomväxter är däremot ett hittills relativt okänt område inom forskningen.
Kunskap saknas
– Trots att det genom historien har skett mer än 40 evolutionära skiften mellan insekts- och vindpollinering saknar vi fortfarande kunskap om hur det har påverkat pollenevolutionen och variationen i växters DNA, säger Tanja Slotte, professor vid institutionen för ekologi, miljö och botanik vid Stockholms universitet.
Forskargruppen vill nu ta reda på om utspädningseffekter har påverkat växters evolution i lika hög grad som de påverkat evolution inom djurvärlden.
– Om det är så bör det ha lämnat tydliga avtryck på DNA-sekvensnivå, eftersom en stor andel av växters gener uttrycks i pollen, säger Tanja Slotte.
Ett skäl till bristen på kunskap om just pollen är att det tidigare varit svårt att samla in tillräckliga mängder data för analys.
– Nu har vi nu möjlighet att utveckla helt nya metoder för automatiserad kvantifiering av pollenmorfologi och pollenstorlek hos blomväxter, säger Tanja Slotte.
Forskargruppen kan sedan med hjälp av den stora mängden data studera pollenevolution både vad gäller utseende och förändringar på DNA-nivå med ett evolutionärt släktträd som grund, ett så kallat fylogenetiskt träd. Genom automatiserad igenkänning av pollen effektiviseras arbetet med att analysera storskaliga kvantitativa pollendata.
– Målet är att klargöra om utspädningseffekter är en viktig mekanism inom både växt- och djurriket, kunskaper som ökar vår förståelse för evolutionen av reproduktiva celler. Men vi hoppas också att de nya effektiva forskningsmetoderna ska dra ett strå till stacken för framtida forskning inom området, säger Tanja Slotte.
Text Anette Gärdeklint Sylla, Stockholms universitet
Bild Toppbild Aleksandra Losvik/Stockholms universitet, porträtt Rickard Kilström/Stockholms universitet