Väitöstutkimus värikkäistä perhosista avaa mekanismeja geneettisen monimuotoisuuden säilymisen taustalla (De Pasqual)

Monimuotoisuus lisää populaatioiden kykyä sopeutua ympäristön muutoksiin, minkä vuoksi on oleellista ymmärtää, millaiset prosessit ylläpitävät geneettistä ja fenotyyppistä vaihtelua. Värit vaikuttavat merkittävästi eläinten käyttäytymiseen, ja niiden tutkiminen tarjoaa erinomaisen tilaisuuden ennustaa, miten muutokset ympäristössä vaikuttavat eliöihin ja niiden kykyyn sopeutua.

Täpläsiilikkään koiraan takasiipien värityksen määrää geeni, jossa sijaitsee joko valkoinen alleeli W tai keltainen alleeli y. Valkoinen väri on vallitseva, ja siksi kaksi eri genotyyppiä, WW ja Wy tuottavat valkoisen ulkoasun. Keltaisella perhosella on aina kaksi samaa y-alleelia. De Pasqual tutki perhosten lisääntymismenestystä sekä sitä, kuinka eri värigenotyypin omaavat yksilöt houkuttelivat, löysivät ja valitsivat pariutumiskumppaninsa.

Heterotsygootin etu pitää yllä geneettistä monimuotoisuutta

Mekanismi nimeltä ”heterotsygootin etu” vaikuttaa voimakkaasti monimuotoisuuden säilymiseen, De Pasqual havaitsi. Mekanismi on havaittu ihmisillä liittyen tautien vastustuskykyyn, mutta on epäselvää, kuinka tärkeä mekanismi on luonnonpopulaatioissa. Tunnettu esimerkki on sirppisoluanemia: maissa, joissa malaria on yleistä, kahden tyyppisiä punasoluja omaavilla ihmisillä, heterotsygooteilla, on huomattavasti paremmat mahdollisuudet selviytyä taudista verrattuna heihin, joilla on vain yhden tyyppisiä punasoluja.

Täpläsiilikkäiden tapauksessa kahta eri värialleelia (eli Wy) kantavat naaraat tuottivat enemmän jälkeläisiä kuin muut genotyypit. Keltainen (y-)alleeli liittyy heikkoon lisääntymismenestykseen, mutta heterotsygootin etu estää tätä alleelia katoamasta populaatiosta säilyttäen geneettistä muuntelua.

Lisääntymisen jokaisella vaiheella voi olla roolinsa monimuotoisuuden säilymisessä

De Pasqual havaitsi myös, että erivärisiä yksilöitä, joilla on erilainen geneettinen tausta, suosittiin lisääntymisprosessin eri vaiheissa. Potentiaalista kumppania etsiessään valkoiset (WW, Wy) koiraat tavoittivat naaraat nopeammin korkeissa populaatiotiheyksissä, kun taas keltaiset (yy) koiraat onnistuivat paremmin matalammissa populaatiotiheyksissä. Keltaiset (yy) naaraat olivat tyypillisesti houkuttelevampia kuin valkoiset naaraat aikaisemmasta kutsumisstrategiasta johtuen. Pariutumisen jälkeen puolestaan heterotsygoottinaarat (Wy) saivat enemmän jälkeläisiä. Tämä ”kontekstista riippuva pariutumisetu” myös osaltaan ylläpitää geneettistä monimuotoisuutta, koska mikään strategia yksin ei tuo optimaalista tulosta.

”Väitöstutkimukseni osoittaa, että yksittäisellä geenillä voi olla suuria vaikutuksia lajin biologiaan, aina yksilön käyttäytymisestä lisääntymismenestykseen. Tämä puolestaan edistää populaation geneettisen monimuotoisuuden säilymistä”, De Pasqual summaa. Lisäksi väitöskirjatyö korostaa ominaisuuksien geneettisen perustan, eläinten käyttäytymisen ja ympäristön välisten monimutkaisten vuorovaikutusten tutkimuksen tärkeyttä, jotta voisimme ymmärtää, kuinka geneettinen variaatio säilyy luonnossa.

Väitöskirja on julkaistu Jyväskylän yliopiston väitöstutkimusten JYU Dissertations -sarjassa, numero 579, Jyväskylä 2022, ISBN 978-951-39-9244-6 (PDF), URN:ISBN:978-951-39-9244-6, ISSN 2489-9003. Linkki verkkojulkaisuun: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-9244-6

M.Sc. Chiara De Pasqualin väitöskirjan ”On the maintenance of intrapopulation genetic variation: the interplay between sexual selection, chemical communication and fitness in the wood tiger moth (Arctia plantaginis)” tarkastustilaisuus 2.12.2022 klo 12. Vastaväittäjänä Associate Professor Matthew Symonds (Deakin University, Australia) ja kustoksena professori Johanna Mappes (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuuden kieli on englanti.