Helsingin yliopiston tutkijat selvittivät täpläverkkoperhosen perimän

Täpläverkkoperhonen on jo ennestään kansainvälisesti tunnettu ekologian ja evoluutiobiologian mallilaji, jonka populaatiobiologiaa on tutkittu Ahvenanmaalla yli 20 vuotta. Nyt lajista on tullut entistä merkittävämpi. Akatemiaprofessori Ilkka Hanskin johtama metapopulaatiobiologian huippuyksikön tutkimusryhmä Helsingin yliopistossa on sekvensoinut täpläverkkoperhosen koko perimän yhdessä kolmen Biotekniikan instituutin ryhmän kanssa.

Täpläverkkoperhosen noin 390 miljoonan emäksen mittainen perimä on ensimmäinen Suomessa sekvensoitu muun kuin viruksen tai bakteerin perimä. Täpläverkkoperhonen on silkkiperhosen ja kaposiiven jälkeen kolmas perhoslaji maailmassa, jolle on olemassa sekä koko perimän emäsjärjestys että korkearesoluutioinen geneettinen kartta. Kartta kertoo noin 16 000 geenin paikat lajin 31 kromosomissa.

Samalla on paljastunut, että perhosten kantamuodolla on 31 kromosomia – juuri niin kuin hyönteisten perinnöllisyyttä Helsingin yliopistossa aikoinaan tutkinut akateemikko Esko Suomalainen esitti.

Hämmästyttävintä on, että geenit näyttävät pysyneen samoissa kromosomeissa arviolta koko perhosten evoluution ajan – tai ainakin 140 miljoonaa vuotta, johon tutkimuksen aikaskaala rajoittuu.

– Tällaista ilmiötä ei ole löydetty juuri miltään muulta eliöryhmältä. Vielä hämmästyttävämpää on se, että vaikka perhosten evoluutiossa tapahtuu jonkin verran kromosomien yhdistymisiä, geenit pysyvät edelleen omilla kromosomin puoliskoillaan lajiutumisen jälkeenkin, tutkimuksessa mukana ollut ryhmänjohtaja Mikko Frilander Biotekniikan instituutista kertoo.

Alun perin ekologeista koostuva tutkimusryhmä panosti paljon perimän selvittämiseen, koska tavoitteena on yhdistää molekyylibiologista ja perimän tutkimusta ennestään vahvaan ekologiseen ja evoluutiobiologiseen tutkimukseen.

– Haluamme täpläverkkoperhosesta yhden uuden integroidun biologian mallilajin. Seuraava haaste on saada entistä useampi biologi kiinnostumaan tästä lajista, akatemiaprofessori Ilkka Hanski toteaa.

Pääosa sekvensoinnista tehtiin Helsingin yliopiston Biotekniikan instituutissa Viikissä Petri Auvisen johdolla. Perimän kokoamisesta vastasivat Panu Somervuo metapopulaatiobiologian tutkimusryhmästä ja Leena Salmela tietojenkäsittelytieteen laitokselta. Geenien tunnistamisen ja niiden funktion ennustamisen teki Virpi Ahola metapopulaatiobiologian tutkimusryhmästä yhdessä bioinformatiikan professori Liisa Holmin ja Patrik Koskisen kanssa.

Täpläverkkoperhosen korkearesoluutioinen kytkentäkartta rakennettiin metapopulaatiobiologian huippuyksikössä työskentelevän Pasi Rastaan kehittämällä uudella työkalulla.

Täpläverkkoperhosen genomi julkaistiin Nature Communications -sarjassa:

Ahola V, Lehtonen R, Somervuo P, Salmela L, Koskinen P, Rastas P, Välimäki N, Paulin L, Kvist J, Wahlberg N, Tanskanen J, Hornett E A, Ferguson L C, Luo S, Cao Z, de Jong M A, Duplouy A, Smolander O-P, Vogel H, McCoy R C, Qian K, Chong W S, Zhang Q, Ahmad F, Haukka J K, Joshi A, Salojärvi J, Wheat C W, Grosse-Wilde E, Hughes D, Katainen R, Pitkänen E, Ylinen J, Waterhouse R M, Turunen M, Vähärautio A, Ojanen S P, Schulman A H, Taipale M, Lawson D, Ukkonen E, Mäkinen V, Goldsmith M R, Holm L, Auvinen P, Frilander M J & Hanski I. The Glanville fritillary genome retains an ancient karyotype and reveals selective chromosomal fusions in Lepidoptera.

___________

Täpläverkkoperhosen perimän selvittäminen oli nelivuotinen projekti, jota rahoittivat Euroopan tiedeneuvosto ja Suomen Akatemia.