Matthew Websters forskargrupp

Populationsgenomik

Vår forskning fokuserar på att förstå processerna som formar genetisk variation inom populationer och mellan arter. Vi använder datormodellering av storskaliga genomiska dataset och helgenomssekvensdata för att besvara grundläggande biologiska frågor. Våra huvudsakliga forskningsområden beskrivs nedan:

Genetisk grund för lokal anpassning

Att förstå den genetiska grunden för adaptiva fenotypiska egenskaper är ett centralt mål inom evolutionsbiologin. Vi har använt populationsbaserad genomsekvensering för att undersöka denna fråga i en rad olika arter. Till exempel har vi identifierat kromosomförändringar som styr anpassning till hög höjd hos honungsbin och identifierat gener som gör det möjligt för vissa honungsbin att reproducera sig asexuellt. Tillsammans med samarbetspartners har vi också identifierat kromosomförändringar som styr flera adaptiva fenotyper hos vakteln och gener som styr näbbformen hos de ikoniska Darwins finkar. För närvarande undersöker vi den genetiska grunden för klimatadaptation hos honungsbin med målet att förutsäga deras motståndskraft mot klimatförändringar.

Evolution av mutation och rekombination

Mutation och rekombination är grundläggande processer som skapa det råmaterial som evolutionen bygger på. Deras frekvenser varierar på flera nivåer: mellan arter, mellan individer och längs genomet. Vi är intresserade av att upptäcka den genetiska grunden för denna variation och de evolutionära krafter som styr mutations- och rekombinationsfrekvenser. Mycket av detta arbete använder honungsbin som modell, vilket har fördelen att hanarna är haploida, vilket gör det möjligt att kartlägga rekombination och mutation på genomet.

Evolution av mutationsfrekvens i somatiska celler

Mutationer i somatiska celler bidrar till åldrande och ökar risken för cancer och andra sjukdomar. Somatiska mutationer är dock svåra att upptäcka noggrant eftersom de är sällsynta och oftast begränsade till enstaka celler. Sociala insekter är intressanta modeller för att förstå åldrande eftersom olika kaster (t.ex. drottningar och arbetare) har mycket olika livslängd. Vi studerar rollen av somatiska mutationer i åldringsprocessen med hjälp av insektsmodeller och högprecisions genomsekvensering.

Bevarandegenomik

De sker en förlust av biologisk mångfald på jorden. Dessutom har många studier rapporterat drastiska nedgångar i insekter i termer av artmångfald och total biomassa. Populationsgenomik ger verktyg för att noggrant bedöma populationers hälsa och kan användas för att dra slutsatser om ett antal parametrar av relevans för bevarande, inklusive tidigare fluktuationer i populationsstorlek, adaptiv potential, inavel och genetisk belastning. Vi har använt dessa metoder för att studera genetisk variation hos humlor och solitära bin för att förutsäga deras sårbarhet.

Artbildningsgenomik

Hur nya arter bildas är en stor fråga inom biologin som ännu saknar fullständiga svar. Reproduktiv isolering krävs för artbildning, men de processer som skapar barriärer för genflöde är inte väl förstådda. Vi vet inte heller hur vanligt det är att artbildning sker i sympatri (när nya arter lever på samma plats) jämfört med allopatri (när de separeras av en geografisk barriär). Vi har undersökt dessa frågor genom genomsekvensering i en rad olika arter. Humlor är intressanta ämnen för studier av artbildning på grund av förekomsten av evolutionär konvergens i färgmönster. Våra studier av humlor från Klippiga bergen avslöjade en tidigare okänd art och genomiska tecken på artbildning under genflöde.

Se Webster Labs webbplats för mer information