Forskningsprojekt Evolverande modularitet i insekters anpassningar till sina värdväxter
Projektets mål är att belysa hur artinteraktioner mellan insekter och växter, och andra parasit-värdinteraktioner, evolverar.
Huvudsakligen undersöks dagfjärilar. Detta görs genom en kombination av studier av genuttryck på olika värdväxter, experiment där larvers tillväxtsförmåga på olika växter undersöks, samt fylogenetiska studier.
Projektbeskrivning
En av de absolut vanligaste typerna av artinteraktioner på jorden är de mellan växtätande insekter och deras värdväxter. Dessa interaktioner har också stor ekonomisk betydelse, eftersom "skadeinsekter" konkurrerar med oss människor om födoresurserna. Av dessa anledningar har insekt/växt-interaktioner fått stor uppmärksamhet under åren, och man har sökt svar på frågor som:
- Varför är växtätandet ofta starkt konservativt, så att släktingar äter samma grupp av växter, ibland under miljontals år?
- Varför är insekter ofta specialiserade på en växtgrupp, trots att det innebär att de förlorar en mängd andra möjliga födoresurser?
- När är det möjligt att bryta detta mönster och kolonisera en ny växtgrupp, och när leder detta i sin tur till breddning av värdrepertoiren respektive byte av värdväxt?
- Hur kommer det sig att det tycks möjligt för en insekt att relativt lätt återkolonisera en växt som de slutat använda, ibland efter mycket lång tid?
För att förstå denna ekologiska och evolutionära dynamik i insekt/växt-interaktioner är det absolut nödvändigt att förstå vad det innebär att en viss insekt är "anpassad" till att äta en viss växt. Vår tidigare forskning på dagfjärilar i gruppen Nymphalini har gett riklig information om hur mönstren ser ut för dynamiken, men det saknas förståelse för de mekanistiska orsakerna bakom mönstren, och det gäller till stor del generellt för insekt/växt-system. I detta projekt adresserar vi detta kunskapsgap med ett nytt angreppssätt, baserad på tanken att "anpassningar" till en viss växt bäst kan förstås som mer eller mindre distinkta "moduler" av gener som uttrycks tillsammans i larvstadiet som respons på en viss växt som föda, och de egenskaper som uttrycks som svar på detta, i synnerhet larvernas förmåga till god tillväxt. Vi använder existerande och nya datauppsättningar från RNA-sekvensering för att testa några specifika hypoteser om hur "modulariteten" i genuttrycket evolverar över tid, så att det blir allt mindre överlapp mellan genuttrycket på olika växter, och hur detta påverkas av styrkan i avvägningar mellan förmågan att äta en viss växt respektive en annan växt. Dessutom testar vi olika prediktioner rörande konservatism/kolonisering av nya växter, specialisering och återkolonisering av förlorade värdväxter, allt i ett sammanhang där vi vet släktskapsförhållandet mellan fjärilsarterna.
Dessa jämförande studier av genuttryck kombineras med experiment på larvers tillväxtsförmåga på olika växter, både för att testa förutsägelser som utmynnar från genuttrycket och för att (omvänt) generera förutsägelser som kan testas med sådana genomik-baserade metoder. De stora likheter som kan observeras mellan insekt/växt-system och parasit/värd-system (inklusive sjukdomsframkallande bakterier och virus) betyder att resultaten från projektet har stor potential att vara relevanta inte bara för de förra systemen utan även för de senare, vilket i förlängningen har betydelse för förståelsen av uppkomsten av nya infektionssjukdomar.
Projektmedlemmar
Projektansvariga
Sören Nylin
Professor
Medlemmar
Katharina Schneider
Doktorand
Maria de la Paz Celorio Mancera
Forskningsingenjör
Niklas Janz
Professor
