Mendel möter Darwin i fältförsök med genmodifierade växter
NYHET
1800-talets största framsteg inom biologin var Mendels upptäckt av gener och Darwins evolutionsteori. Nu har forskare vid Umeå Plant Science Centre och Umeå universitet kombinerat de bägge teorierna i fältförsök med genmodifierade växter.
Darwins evolutionsteori, som ofta sammanfattas med ”survival of the fittest” introducerade begreppet ”fitness” för att förklara varför evolutionen gick åt ett speciellt håll. Det finns ingen bra svensk översättning till begreppet ”fitness”, men det betyder ungefär hur bra en organism är i att föra över sina gener till nästa generation; en individ som får fler barn än en annan är mer ”fit”. Om två sorters växter med olika fitness växer i samma miljö kommer den med högre fitness därför att konkurrera ut den med lägre fitness.
I över 100 år har vetenskapsmän förstått att fitness beror på samspelet mellan gener och miljö, och denna kunskap har legat till grunden för de enorma framstegen inom såväl ekologin som molekylärbiologin.
Ekologi och molekylärbiologi har emellertid helt olika vetenskapliga traditioner – ekologer och molekylärbiologer arbetar på helt olika sätt. Växtekologer studerar, enkelt uttryckt, arterna i sin naturliga miljö och analyserar deras fitness utan att ha detaljkunskap om generna bakom dessa skillnader. Molekylärbiologer, å andra sidan, vet mycket om enskilda generna men studerar inte organismerna i sin naturliga miljö – bara på lab – och mäter inte fitness. Detta har, förvånande nog, lett till att trots att alla vet att fitness beror på generna mäts aldrig hur stor effekt en viss, känd, gen har för en växts fitness.
Nu har forskare på Umeå universitet klivit över skranket mellan ekologi och molekylärbiologi och studerat hur en familj av gener påverkar fitness i den naturliga miljön. Man har använt växten backtrav som har mellan 25 000 och 30 000 gener och har genom genmodifiering stängt av gener, viktiga för fotosyntesen, en och en. Växterna man framställt är alltså identiska med ”vanliga” backtravar med undantag för en gen. Man satte sen ut dessa växter i naturen och räknade sedan hur många frön varje planta producerade. I samtliga fall hade växterna fått lägre fitness, så var och en av dessa gener var viktiga.
Forskarna gjorde fältförsök med genmodifierade växter, något som ibland anses kontroversiellt.– Det var nödvändigt i det här fallet, säger doktoranden Ulrika Ganeteg, eftersom vi visste sedan tidigare att växterna klarar sig utan alla gener om de växer under optimala förhållanden inomhus. – Av samma anledning som Fiat inte bara provkör sina nya bilmodeller i Turin, utan tar upp dem till Arjeplog på vintern för att se hur de klarar tuffa förhållanden, ville vi utsätta de genförändrade växterna för realistiska förhållanden säger professor Stefan Jansson.
Så här såg försöket ut. Varje sorts Arabidopsis växte i en kruka med en speciell färg, och hela försöket inneslöts just innan blommningen i tättslutande insektsnät för att förhindra spridning av pollen eller frön.
- Förmodligen skulle en Fiat klara sig utan många pinaler om man försiktigt körde den inomhus i en testhall. ABS-bromsar, strålkastare, sidorutor, klimatanläggning och vindrutespolare är egentligen onödiga för att en bil skall fungera, fast en vinterkväll på vägen utanför Arjeplog skulle man stå sig ganska slätt om dessa saker inte fanns. På samma sätt är det med växter, många gener är inte nödvändiga när växten står i våra klimatkammare men ute i naturen är det en helt annan sak.
– Vi visste ju att våra genmodifierade växter skulle klara sig lika bra eller sämre än den naturliga varianten så vi var inte rädda för att de skulle ”rymma” och sprida sig i naturen, men vi var ändå noga med att varken frön eller pollen skulle kunna lämna försöksområdet på cirka 10 m2, berättar Carsten Külheim, doktorand. Trots det var forskarna lite oroliga för ”ekoterrorism”, på andra ställen i Europa har till och med forskare som försökt studera riskerna med att använda genmodifierade växter fått sina försök förstörda.
Debattläget är nu helt annat i Sverige än i t ex England när det gäller genmodifierade växter, men man vet ju aldrig, resonerade man. Nu hände ingenting i Umeå, men knappast på grund av att försöken inte uppmärksammades. Man måste nämligen låta alla EU-länder få chansen att protestera mot försöken, och annonsera om dem i lokalpressen för att få tillstånd av Jordbruksverket att göra experimenten. Det är troligare att presumtiva eko-terrorister har insett att dessa försök inte innebar någon risk för oönskad genspridning eller att försöken skulle gynna något storföretag. Detta är bara ett nytt sätt att använda genmodifierade växter i grundforskningen för att förstå hur växterna fångar i solljuset och producerar energin som behövs för allt liv på jorden.
Arbetet ”Is Each Light-Harvesting Complex Protein Important for Plant Fitness?”, författare Ulrika Ganeteg, Carsten Külheim, Jenny Andersson och Stefan Jansson, publiceras i månadens nummer av Plant Physiology
