Forskningsintressen: Utvecklingen av multicellularitet; fenotypisk plasticitet; mutationsbias; evolutionära prognoser; fitness trade-offs.
Som postdoktor i Peter Lind lab vid Umeå universitet har jag arbetat med två olika ämnen:
1. Experimentella evolutionsstudier av multicellularitet
Den evolutionära övergången från encellighet till multicellularitet var en nyckel i livets historia som banade väg för ökad organismkomplexitet. Med tanke på få fossila bevis har experimentell evolution varit ett viktigt verktyg för att studera denna övergång. De flesta experimentella evolutionsstudier av multicellularitet har dock två blinda fläckar. Även om multicellularitet ursprungligen utvecklades på jorden bland bakterier, har tidigare experimentell evolutionsforskning främst använt eukaryoter. Dessutom fokuserar denna forskning på mutationsdrivna (och inte miljöinducerade) fenotyper. För att ta itu med dessa blinda fläckar har jag nu visat att både gramnegativa och grampositiva bakterier uppvisar fenotypiskt plastisk (d.v.s. miljöinducerad) cellkluster. Under hög salthalt bildar de långsträckta makroskopiska kluster (längd ~ 2 cm). Men under vanlig salthalt sönderfaller sådana kluster och bakterierna uppvisar en encellig planktonisk tillväxt.
Därefter, med hjälp av experimentell evolution av Escherichia coli, visade jag att sådan förfäders inducerbar klustring kan assimileras genetiskt: de utvecklade bakterierna växte i sig som makroskopiska flercelliga kluster, även utan miljöinduktion. Jag kunde se att många parallella mutationer i gener kopplade till cellväggsmontering var den genomiska grunden för den assimilerade multicellulariteten. Jag fann också att vildtypsförfadern visade plasticitet på nivån av enstaka celler: sfäriska celler under hög salthalt, men stavformade celler under vanlig salthalt. Medan den förfäders plastiska multicellulariteten assimilerades genetiskt, var cellformens plasticitet antingen assimilerad eller omvänd. Intressant nog kan en enda mutation genetiskt assimilera multicellularitet genom att modulera plasticitet på flera organisationsnivåer av. Detta är den första studien någonsin som visar hur utvecklingen av plasticitet på nivån av enstaka celler länkar till dess utveckling på nivån av cellkollektiv. Dessutom visar studien att fenotypisk plasticitet kan prima bakterier för att utveckla makroskopisk multicellularitet. Det första manuskriptet om detta arbete har nyligen publicerats i Nature Communications.
2. Användande av mutationsbiaser för att förutsäga utvecklingen av klinisk antibiotikaresistens
Jag har utvecklat ett nytt arbetsflöde för att empiriskt fastställa mutationsbiaser för antibiotikaresistens. Jag har upptäckt en mutationshotspot för ciprofloxacinresistens i den opportunistiska patogenen Pseudomonas aeruginosa, med en >276 gånger högre mutationshastighet än förväntat. Att införliva denna upptäckt ger framgångsrika kvantitativa prognoser för resistensutveckling på nivån för enstaka baspar. Jag gav nyigen a ett föredrag baserat på detta arbete på SMBE Everywhere conference organiserat av the Society for Molecular Biology and Evolution. Vi håller för närvarande på att skriva dess tillhörande manuskript.