DNA-jakten
Hur många sorters sill och strömming finns det i världen?
“one of the most
abundant fish species
on earth”
Wikipedia
Det finns otroligt många sillar i världen!
Sillen har en central roll i Atlantens ekosystem
- Storkonsument av plankton
- Viktiga föda för rovfiskar, fåglar, marina däggdjur
Sillfisket är idag ett av världens fem största fisken
Olaus Magnus
Historia om de nordiska folken, 1555
Sverige skulle inte vara det land det är idag om vi inte hade
haft tillgång till sill och strömming
En effektiv förvaltningen av sillen och strömmingen kräver
kunskap om artens populationsbiologi!
Sillens taxonomi
1. Sill – Clupea harengus harengus
Västerhavet, södra Östersjön
Linnaeus, C. (1758). Systema Naturae per regna tria naturae, secundum
classes, ordines, genera, species, cum characteribus, differentiis,
synonymis, locis. Editio decima, reformata. Laurentius Salvius:
Holmiae. ii, 824 pp
2. Strömming – Clupea harengus membras
centrala Östersjön, Bottenhavet
Linnaeus, C. (1761). Fauna Suecica sistens Animalia Sueciae Regni:
Mammalia, Aves, Amphibia, Pisces, Insecta, Vermes. Distributa per
Classes, Ordines, Genera, Species, cum Differentiis Specierum,
Synonymis Auctorum, Nominibus Incolarum, Locis Natalium,
Descriptionibus insectorum. Editio altera, auctior. Stockholmiae: L.
Salvii, 48 + 578 pp.
Studentprojekt genomfört
1979-1980 vid Stockholms
universitet under
handledning av Dr Nils
Ryman
Andersson et al. 1981
-1415 fiskar från 17 lokaler
- Data från 13 gener påvisade med stärkelse gel
elektrofores
- Målsättning var att kartlägga populationsstrukturen
Lite grundläggande populationsgenetik
Lokus är en specifik plats på en kromosom
Genetiska varianter i ett lokus kallas alleler
Låt oss anta ett lokus X, med allelerna C och T
Det innebär att det finns tre genotyper i detta lokus:
CC (homozygot)
TT (homozygot)
CT (heterozygot)
Vi beräknar allelefrekvensen på följande sätt:
25 CC, 50 CT, 25 TT
PC=(2 X antalet CC + 1 X antalet CT heterozygoter) / (2 X total antalet individer) =0,50
PT=(2 X antalet TT + 1 X antalet CT heterozygoter) / (2 X total antalet individer)
=0,50
Allelfrekvensen i en population beror på följande faktorer:
- Genetisk drift
- Selektion
- Migration
- Mutation
Resultat från vår första sill studie
Glucose Phosphate Isomerase (GPI)
100
90
Common Allele Frequency %
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Atlantic Ocean
North Sea
Hamburgsund
Sill
Traslovslage
Fehmarn
Gamleby
Vaxholm
Kalix
Strömming
- Inga
signifikanta
mellan
lokaler!!
- Vi kan
intestatistiskt
utesluta att
alla proverskillnader
kommer från
samma
genetiska
population
Genetikens guldålder!
Vi har nu kartlagt hela sillens arvsmassa, cirka 800 miljoner baspar
Vi har sekvenserat hela arvsmassan från 20 olika stickprov
- 50 - 100 fiskar i varje stickprov
- 8 stickprov insamlade 1979-1980!
- 12 stickprov insamlade 2011-2013
- Prover från Östersjön, Kattegatt, Skagerack, Nordsjön, Atlanten
och Stilla Havet
Vi har bestämt allelfrekvensen för mer än 6 miljoner DNA
varianter i arvsmassan!
Vi ser att bara ett par procent av de genetiska varianterna visar
skillnad i allelfrekvens mellan populationer
Fylogenetisk analys
Atlantic / Baltic
herring
Pacific
herring
Fylogenetisk analys
Starka bevis för genetisk anpassning till Östersjöns bräckta vatten
SNP44402
P=9,4e-38
100
Allele Frequency %
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Sill
Strömming
Beror sillens lekbeteende på fenotypisk plasticitet eller är
den genetiskt bestämd??
Vår-, Sommar- and Höstlekande strömming från
Gävle-bukten
Höstlekande sill från södra
Östersjön och Nordsjön
Genom-baserad associationstest
Kromosom 1: Nukleotid position 1,234
Vårlek
Höstlek
A
41
30
G
39
30
Summa
80
60
Genom-baserad associationstest
Kromosom 23: Nukleotid position 23,100,231
Vårlek
Höstlek
A
78
30
C
2
30
Summa
80
60
Genom-vid associationstest
Finns det genetisk skillnader mellan vårlekande
och höstlekande fisk?
Konklusiva bevis för att vår- och höst-lekande sill/strömming är
genetiskt olika!
Viktiga implikationer för den framtida förvaltningen av sill och
strömming
Exempel på skillnader i allelfrekvens i en genregion
mellan fisk som leker på våren, sommaren eller hösten
Atlantic
Gävle_spring
Hudiksvall_Spring
Gävle_summer
North_sea
Fehmarn
Gävle_autumn
SYNE2B
SYNE2B
Cirka 50 olika
sekvenspolymorfier
HERPUD2
FOXN2
GTF2A
TSHR
NRXN3B
ene 52 kb downst ream from t his signal.
ESR2 gene 52 kb downst ream from t his signal.
HERPUD2
Vad vill vi uppnå inom DNA-jakten
• En bättre inventering av bestånd av sill och strömming, varje klass samlar in 50
fiskar från en fångstplats
• Helst lekande fisk, gärna höst-lekande
• Fisk utanför leken också av intresse, blandars sig olika bestånd utanför leken och
var finns de olika bestånden??
• Bättre underlag för den framtida förvaltningen av en av Sveriges viktigaste
naturresurser
Pedagogiskt syfte:
- DNA, grundläggande genetik och biologi
- Svensk historia och sillens betydelse för vår livsmedelsförsörjning
- Uthålligt nyttjande av naturresurser
TACK!
Alvaro Martinez-Barrio
Ulla Gustafson
Jessica Pettersson
Sangeet Lamichhaney
Nima Rafati
Mats Pettersson
Carl-Johan Rubin
Nils Ryman, Stockholms Universitet
Linda Laikre, Stockholms Universitet
Arild Volkvord, Bergen University
SciLifeLab, Uppsala
Havsfiskelaboratoriet i Lysekil
Kustfiskelaboratoriet I Öregrund
