Hur ritar evolutionära övergångar om spelplanen för pollenevolution?

Spridningsmetoden viktig

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 när pollen sprids genom insekter eller andra pollinatörer. Hos djur har evolutionära skiften mellan intern och extern befruktning visat sig ha stor effekt på evolutionen av spermiers form, uppbyggnad och storlek, visar aktuell forskning. 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.

– 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.

Spår i växters gener

Genom forskningsprojektet vill forskargruppen 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.

Nya effektiva metoder

Ett skäl till bristen på kunskap om just pollen är att det tidigare varit svårt att samla in tillräckliga mängder data för analys. Med hjälp av nya högteknologiska metoder inom maskininlärning, datorseende och storskalig DNA-sekvensering går det nu att automatisera processen för att ta fram data på ett effektivt sätt.

– Med hjälp av projektet har vi nu möjlighet att utveckla helt nya metoder för automatiserad kvantifiering av pollenmorfologi och pollenstorlek hos blomväxter, säger Tanja Slotte.

Analys av förändringar

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.