Max Lundberg
Geografi för att hitta intressant DNA
Lövsångaren förekommer i Sverige med underarten trochilus i söder och acredula i norr.
Utseendemässigt är de mycket lika och skiljer sig bara i storlek och i viss mån också i färgton.
Genetiska studier har dessutom visat att de är oskiljbara i flera DNA-sekvenser. Ett undantag
är sekvensen AFLP-ww1, vars två varianter nästan är unika för var och en av underarterna.
DNA kan grovt sett delas in i två typer: neutralt och funktionellt. Funktionella sekvenser kan,
i och med att de uppfyller någon form av funktion, direkt påverkas av naturlig selektion. Hur
de utvecklas varierar därför beroende på hur kraftigt selektionen verkar på en enskild sekvens.
Neutrala sekvenser är inte direkt påverkade av naturlig selektion och kan förväntas utvecklas
likartat över hela DNA:t. Eftersom det i övrigt saknas skillnader i neutralt DNA mellan
acredula och trochilus, är det mycket osannolikt att AFLP-ww1 med sin tydliga geografiska
uppdelning är en vanlig neutral sekvens. AFLP-ww1 tycks dock inte koda för något protein
och har sannolikt inte heller någon annan funktion. Om neutralt DNA är placerat nära en
sekvens under selektion kan det emellertid ”lifta med” och geografiskt uppdelas efter denna.
Benägenheten att lifta och den geografiska uppdelningen förväntas att öka ju närmare det
befinner sig sekvensen under selektion.
Syftet med studien var att försöka hitta den funktionella sekvens som AFLP-ww1 har liftat
med genom att hitta den bredvidliggande högsta geografiska uppdelningen. Jag analyserade
den för AFLP-ww1 närmaste genen, ryr 2, som har en funktion i hjärtmuskulatur. Utöver
proteinkodande gener finns en rad andra funktionella sekvenser som reglerar proteintillverkningen. För att hitta eventuella sådana använde jag mig av en metod som kallas
phylogenetic footprinting, där DNA från olika arter radas upp mot varandra och jämförs. De
partier som är bevarande mellan arterna förväntas vara funktionella sekvenser som har
utvecklats långsammare än övrigt DNA. I mitt fall använde jag mig av kyckling och
zebrafink, som är de enda två fågelarterna vars hela DNA är kartlagt. Sammanlagt hittade jag
fem bevarade sekvenser mellan arterna, av vilka bara två kunde hittas hos lövsångaren. En
analys av den geografiska uppdelningen pekade på att den funktionella sekvensen troligen
ligger mellan en av de förmodade reglerande sekvenserna och ryr 2-genen. Själva ryr 2-genen
upp-visade så liten uppdelningen att AFLP-ww1 inte kan ha liftat med den.
Kombinationen av sekvenser med hög geografisk uppdelning och phylogenetic footprinting
utgör en relativt billig och enkelt metod för att hitta DNA under selektion. Även om det är
svårt att med säkerhet hitta den rätta sekvensen, erbjuder metoden kandidater som kan
analyseras med andra tillvägagångssätt. Ett av dessa kan vara datorprogram för igenkänning
av speciella sekvenser.
Handledare: Staffan Bensch
Examensarbete 10 p i zooekologi, Vt 07
Ekologiska institutionen, avdelningen för zooekologi, Lunds universitet
Max Lundberg
The amount of population differentiation reveals a possible DNA
sequence under selection in the Willow Warbler Phylloscopus
trochilus
The Willow Warbler Phylloscopus trochilus occurs in Sweden with ssp. trochilus in the
south and ssp. acredula in the north. While inseparable in microsatellites, mitochondrial
regions and in many AFLP markers, the two alleles of the AFLP-ww1 marker are almost
unique to each of the subspecies. The extreme population differentiation in AFLP-ww1 is
likely to be caused by linkage to a functional sequence under selection. In this study I
attempted to find the selected site by locating the adjacent functional sequence to AFLPww1 showing the highest population differentiation. For the de-tection of regulatory
elements I used a phylogenetic footprinting approach with the genome of Chicken Gallus
gallus and whole shotgun genome traces of Zebrafinch Taenopygia guttata. I also
analyzed ryr 2, the gene situated closest to AFLP-ww1, and a sequence slightly
downstream of the marker. Five sequences were found with the phylogenetic
footprinting, but of which only two were successfully amplified in the Willow Warbler.
The pattern of population differentiation suggested that the selected site is situated in
between the ww1FR180 sequence and the ryr 2, and that linkage with ryr 2 is unlikely.
However, more markers are needed for a more precise localization, and should especially
be located in the unsuccessfully amplified sequences. The future assemblage of the
Zebrafinch genome will be an additional improvement of the phylogenetic footprinting
between Chicken and Zebrafinch.
Supervisor: Staffan Bensch
Degree project: 10 credits, Spring 2007
Department of Animal Ecology, Lund University
