”Genetiska konflikter är extremt intressanta”

Vad avgör vilket kön en organism utvecklar? Vilken roll spelar arvsanlagen när arter blandas eller drivs isär? Växtekologen Sophie Karrenberg söker svaren i olika kombinationer av ekologiska och genetiska processer. – Det är viktigt att inse att arter inte är givna utan att de utvecklas hela tiden.

Egentligen skulle Sophie Karrenberg befinna sig på en alptopp i Schweiz och samla in prover av världens minsta träd, dvärgvide. Men vårens coronapandemi satte effektivt stopp för alla långväga exkursioner. Som tur var fanns en förlängd arm på plats i form av en postdoktor vid Institutet för snö- och lavinforskning i Davos.

Snart samlas det in frön från dvärgviden för att därefter skickas med kurir till Uppsala. Efter plantering i växthuset på Evolutionsbiologiskt centrum dröjer det förhoppningsvis bara två år innan det kan avslöjas om även dessa avkommor visar upp samma besynnerliga mönster som de vuxna videindividerna i fält: att populationen till 75 procent består av honor.

– Dvärgviden, och nästan alla andra videarter, är tvåbyggare, vilket är sällsynt hos växter och innebär att den har separata han- och honplantor. Men till skillnad från oss människor har den inte X och Y-könskromosomer. Vad som ligger bakom denna skillnad i evolution av könskromosomer vet vi ännu inte, säger Sophie Karrenberg.

Förklaringen till könsobalansen i fält ligger sannolikt inte i att honplantor skulle vara mer livskraftiga än hanplantor, enligt tidigare studier i Sophie Karrenbergs grupp.

– Vad vi däremot vet är att XX/XY-könsbestämning och liknande inte kan producera skeva könskvoter, utan sådana system resulterar i lika andelar honor och hanar.

Troligtvis ligger något mycket mer komplicerat bakom, möjligtvis någon slags genetisk konflikt som i förlängningen kan driva på artbildning.

– Frågan är också hur lång tid den här processen tar. Tänk bara om det blir väldigt snabb utveckling av sådana här könsbestämmande mekanismer och sen korsar du olika arter: då får du troligtvis problem med reproduktionen. Och då blir det färre avkommor. Att undersöka bakgrunden till varför detta sker är något som driver mig, säger Sophie Karrenberg.

Hon och hennes forskargrupp arbetar med inte mindre än fem hypoteser om orsaken till den förbryllande könsselekteringen hos dvärgvide. Kan den ändå ligga i hittills oupptäckta ekologiska skillnader mellan hanplantor och honplantor? Eller dold i mitokondrier, som enbart överförs på mödernet? Den tredje hypotesen är att det rör sig om ett mycket mer komplext system för könsbestämning.

Det kan också finnas tänkbara ”fuskare” bland genvarianter som kan påverka meios, eller delning av celler, till sin egen fördel. Den femte hypotesen är att så kallade killer combinations av genvarianter leder till att frön dör. Skulle fröna då råka vara hannar, resulterar det i färre hanplantor.

– Det finns flera videarter och det verkar vara så att de har skillnader i könsbestämningen. Därför kommer vi att jämföra genetiska sekvenser hos flera olika videarter. Då ska vi försöka lista ut den evolutionära historien bakom könsbestämningen och den skeva könskvoten hos dvärgvide och andra videarter.

För att utforska arvsmassan hos dvärgvide kommer genom från växten att skickas till SciLifeLab i Uppsala. Där bearbetas dna-fragment i sekvenseringsmaskiner för att forskarna senare ska kunna få fram vilka platser i genomet som kan tänkas ligga bakom könsbestämningen.

Till det fyraåriga projektet knyts från och med hösten en doktorand, som nästa år får åka till Schweiz för ny provtagning och fältarbete. Där väntar också samarbetspartners från tiden då Sophie Karrenberg bedrev forskningsprojekt om dvärgvide i Alperna, vilket gjorde det naturligt att förlägga den fortsatta provinsamlingen till Schweiz. På hemmaplan samarbetar hon med Pär Ingvarsson, professor i växtgenomik och växtförädling vid Sveriges lantbruksuniversitet och som har sekvenserat poppel, videsläktets närmaste släkting.

Samtidigt funderar Sophie Karrenberg då och då över hur hon som evolutionsforskare kan bidra i frågor av omedelbar praktisk relevans för dagens samhälle.

– Något jag skulle vilja forska på är hur man kan diagnosticera arter, vilket behövs när man ska räkna dem. För hur ska du kunna bestämma biodiversitet när du inte vet vilka arter eller underarter du ska räkna in eller utesluta? Just nu finns det rödlistningar på olika nivåer inom EU, där varje land självt bestämmer hur de gör med de här oklara underarterna.

En bred och djupgående nyfikenhet har varit hennes signum ända sedan hon var liten. Sophie Karrenberg växte upp i norra Tyskland strax söder om Hamburg. Redan i tonåren visste hon att hon ville bli forskare. Det ledde till biologistudier på universitetet i Kiel och senare doktorsexamen i naturvetenskap på ETH Zürich i Schweiz.

Efter postdok-tjänst i USA och femårig tjänst som forskarassistent i Schweiz, fick hon 2010 anställning som lektor i Uppsala. Där befordrades hon 2019 till professor. Nyligen blev hon också programansvarig för växtekologi och evolution på institutionen för ekologi och genetik. Det fullbokade schemat till trots har hon även hunnit utveckla introduktionskurser i statistik med programmet R för masterstudenter respektive doktorander.

– Det är en introduktionskurs för statistiska undersökningar där studenterna får lära sig kommandon och kodskrivning. Statistikprogrammet R återfinns inom nästan alla våra kurser och den som inte kan det blir snabbt efter.

Som lärare ser hon sig själv som inspiratör och initialt stöd; det viktiga är att hjälpa studenterna över tröskeln till att våga ta till sig kunskap på egen hand.

– I början finns jag ju med dem. Men att lära sig presentera det de vill förmedla, tänka logiskt och lösa problem, sådana upptäckter måste de göra själva. Att lära av lärandet tycker jag är viktigt och nyttigt, oavsett vad man gör senare i livet.

Anneli Björkman
2020-06-17