Forskersonen er forskning.nos side for debatt og forskernes egne tekster. Meninger i tekstene gir uttrykk for skribentenes holdninger.

Plantene på jorda kan grovt deles i to hovedgrupper: blomsterplanter og barplanter. Disse skilte lag for mer enn 250 millioner år siden. Blomsterplantene – som inkluderer urter, løvtrær og gress – er i dag den mest artsrike gruppen. Men slik har det ikke alltid vært.

Faktisk fikk blomsterplantene sitt store gjennombrudd først etter meteorittnedslaget for 66 millioner år siden, som førte til utryddelsen av dinosaurene. Før dette var det bartrær – som gran og furu – som dominerte jordens skoger, og de har fortsatt å være en nøkkelgruppe i mange økosystemer, særlig i nordlige områder.

Derfor ønsker vi å undersøke det genetiske grunnlaget for bartrærnes bemerkelsesverdige evolusjonære suksess. Hvordan oppstår nye genetiske løsninger i disse artene? Og hvordan klarer de å tilpasse seg nye og skiftende miljøer over svært lange tidsrom?

Genetiske strategier og genduplisering

Alt liv må kunne tilpasse seg endringer i miljøet. En viktig mekanisme for dette er genduplisering – at gener kopieres og deretter utvikler nye funksjoner. Dette kan sammenlignes med å lage en kopi av en tekst før man redigerer den: originalen bevares, mens kopien kan endres.

I blomsterplanter skjer dette ofte gjennom såkalte helgenomduplikasjoner, der hele arvematerialet dobles. Slike hendelser har vært koblet til økt evne til å overleve og tilpasse seg etter store miljøendringer, som etter masseutryddelsen for 66 millioner år siden.

Bartrær følger imidlertid en helt annen strategi. De har enorme genomer – opptil syv ganger større enn menneskets – men har ikke gjennomgått helgenomduplikasjoner. I stedet oppstår nye genkopier gjennom lokale duplikasjoner av mindre DNA-segmenter. 

Siden gran og furu skilte lag for rundt 130 millioner år siden, har de akkumulert genetisk materiale tilsvarende omtrent en tredjedel av et menneskegenom på denne måten.

Ved å studere bartrærnes genomer kan vi avdekke en alternativ evolusjonær strategi for genetisk innovasjon, og dermed utvide vår generelle forståelse av hvordan komplekse genomer utvikler seg over tid.

Nøkkelen til bartrærnes tilpasningsevne

En nøkkel til å forstå bartrærnes genom ligger i såkalte transposoner – ofte kalt «hoppende gener». Dette er DNA-sekvenser som kan kopiere seg selv eller flytte seg rundt i genomet. Når de gjør det, kan de ta med seg genetisk materiale. 

Transposoner kan dermed både lage nye genkopier og endre hvordan gener reguleres – altså når og hvor de er aktive. Dette gjør dem til kraftige drivere for genetisk innovasjon.

Vår hovedantakelse er at transposoner er en sentral mekanisme bak bartrærnes evne til å tilpasse seg ulike miljøer. Gjennom å studere transposoner ønsker vi å avdekke det molekylære grunnlaget for bartrærnes langsiktige evolusjonære suksess.

Konsekvenser for samfunn, skogbruk og klima

Bartrær er avgjørende for økosystemene på den nordlige halvkule. De spiller en sentral rolle i karbonlagring, biologisk mangfold og skogsøkonomi.

Ved å forstå de genetiske mekanismene som gjør bartrær robuste og tilpasningsdyktige, kan vi bidra til utvikling av skoger som er bedre rustet til å møte klimaendringer, og en mer bærekraftig forvaltning av skogressurser. Kunnskapen kan også legge grunnlag for nye biobaserte løsninger og innovasjoner innen bærekraftige materialer, skogbruk og bioøkonomi.

Nytt fra forskersonen:

Ålens lange reise og kampen mot de dødelige vannkraft­turbinene

Dette bør laksen spise