Variation i generne indenfor en art er altafgørende for, hvem der dør, og hvem der overlever klimaændringer. Ny forskning har udnyttet pukkellaksens ejendommelige livscyklus til bedre at forstå, hvilke arter og populationer der er ’klædt genetisk på’ til at overleve fremtidige klimaforandringer.
Arter, populationer, klima og lokal tilpasning
Trods Danmarks beskedne størrelse på verdenskortet repræsenterer det danske vandmiljø tusindvis af lokale nærmiljøer, der varierer i saltholdighed, fødeforhold, temperaturer m.v. De fleste danske fiskearter og især ferskvandsfisk, laks og ørred er opdelt i mange grupper (populationer), der lever i de forskellige områder og kun blander sig med hinanden i begrænset omfang.
De forskellige populationer har tilpasset sig lokale miljøer over tusinder af generationer i et samspil mellem miljøændringer, naturlig selektion (udvælgelse) og den genetiske variation, der findes i hver enkel population.
En genetisk teori forudsiger, at populationer med mere genetisk variation vil være bedre i stand til at tilpasse sig ændrede miljøforhold. For at kunne forbedre forvaltningen af vilde fiskebestande i et skiftende klima er det vigtigt at opnå viden om hvilke gener, der er vigtige for, at populationer kan tilpasse sig deres omgivende miljø, samt hvor meget variation der er i disse gener i hver enkel population.
En direkte effekt af klimaforandringer er, at lokale miljøer i dag ændrer sig hurtigere end nogensinde. Det vil medføre en af fire udviklingsveje for alle populationer i naturen:
- Populationen vil uddø
- Populationen migrerer til andre områder
- Populationen er allerede i stand til at leve under de nye forhold (på kort sigt)
- Populationen tilpasser sig de nye forhold genetisk.
Især viden om hvorvidt en population kan tilpasse sig genetisk (4) er afgørende for vores forståelse af de langsigtede konsekvenser for naturens vilde ressourcer, som også omfatter mange økonomisk vigtige fiskearter i danske farvande.
Fælles for arterne af stillehavslaks er, at de dør efter deres gydning i ferskvand.
Danske fiskearter kan nyde godt af viden om pukkellaks
I forbindelse med et studieophold i USA deltog jeg i et forskningsprojekt, hvor vi analyserede DNA’et fra pukkellaks for at forsøge at finde svar på, hvilken rolle den eksisterende genetiske variation spiller for en populations evne til at tilpasse sig fremtidige vilkår.
Pukkellaks lever i Stillehavet, men vandrer lige som danske fiskearter, især laks og ørred, mellem ferske vande og det salte hav.
Pukkellaks er dog helt specielle, idet de har en to-årig livscyklus og dør lige efter deres første og eneste gydning. Dette fænomen har resulteret i, at der har udviklet sig to isolerede slægter, som lever i samme miljø og deler gydeområde mellem lige og ulige år. De to slægter repræsenterer dermed to uafhængige genpuljer, som er udsat for helt ens lokalmiljøer og klimaforandringer, men de blander sig ikke genetisk, fordi de gyder i forskellige år.
Tidligere studier har vist, at de to slægter har reageret forskelligt på klimaændringer i nogle områder, selvom de lever i samme miljø. Det mønster har været særlig tydeligt i den sydlige del af deres leveområde i staten Washington, hvor antallet af fisk der gyder i ulige år er mangedoblet i takt med stigende temperaturer over de seneste 10-20 år. Samtidig har antallet af fisk, der gyder i lige år, nærmest været nedadgående over samme periode.
Det tyder på, at de to slægters genpuljer adskiller sig fra hinanden i forhold til, hvor gode de er til at tilpasse sig nye klimaforhold.
Pukkellaksen giver ny viden om genetisk tilpasning til klimaforandringer
Da begge slægter af pukkellaks stadig findes i hele deres udbredelsesområde, kan vi foreløbig udelukke scenarie 1) og 2) ovenfor, altså at de er uddøde eller er migreret til andre områder. Det vi ønskede at finde ud af med undersøgelserne var derfor, om forskellene i slægternes respons på aktuelle klimaforandringer skyldes forskelle i deres DNA. Nærmere bestemt var vi interesseret i at forstå om forskelle i generne betyder, at den ene slægt er bedre end den anden til at tilpasse sig nye klimaforhold (altså følge scenarie 4 ovenfor).
Vi analyserede over 8000 genetiske markører i DNA’et fra populationer i begge slægter af pukkellaks fra tre floder i staterne Alaska og Washington i USA. Vores resultater afslørerede en bestemt gruppe gener, hvor der var store forskelle mellem slægterne. Det interessante var, at populationer fra den slægt, der gyder i lige år og er i tilbagegang, havde betydelig mindre variation i netop denne gruppe gener.
Resultaterne repræsenterer det første indblik i, hvordan naturlig selektion har påvirket den genetiske variation i de to slægter af pukkellaks. Vores undersøgelse viste således, at den slægt, der gyder i ulige år, har mere genetisk variation i de gener, vi vurderer, er de vigtige for at tilpasse sig det omgivende miljø. Det stemmer også overens med observationerne af, at netop denne slægt har klaret de seneste års klimaændringer bedre.
Pukkellaks repræsenterer en af i alt fem arter af stillehavslaks. Fælles for dem alle er, at de løbende må tilpasse sig nye klimaforhold. Her ses en af pukkellaksens fætre, en rødlaks (sockeye), på vej fra havet til gydepladser oppe i de ferske floder.
Den nye viden er penge værd
Resultaterne har øget vores forståelse for betydningen af genetisk variation og viser, at ikke alle populationer af samme art er klædt lige godt på til fremtidens klima, selvom de kommer fra det samme lokalmiljø.
Fremtidige undersøgelser vil forhåbentlig gøre os endnu klogere på præcist hvilke gener og mutationer, der er afgørende for disse forskelle. En sådan viden vil i praksis betyde, at vi kan blive bedre til at forudse, hvilke populationer der er mest tilbøjelige til at overleve og tilpasse sig fremtidige klimaforhold.
For lystfiskere indeholder undersøgelsen desuden den oplysning, at det bedst kan betale sig at planlægge sine fisketure efter pukkellaks i ulige år, da der her sandsynligvis vil være mange flere fisk!
Forskningsprojektet er støttet af Sapere Aude programmet ved Det Frie Forskningsråd
Af Morten T. Limborg, postdoc ved DTU Aqua, Danmarks Tekniske Universitet og Center for GeoGenetik, Københavns Universitet
Videnskabelige kilder:
- Limborg, M.T., Waples, R.K., Seeb, J.E., Seeb, L.W. (2014) Temporally isolated lineages of pink salmon reveal unique signatures of selection on distinct pools of standing genetic variation. Journal of Heredity 105, 741-751.
- Seeb, L.W., Waples, R.K., Limborg, M.T., Warheit, K.I., Pascal, C.E., Seeb, J.E. (2014) Parallel signatures of selection in temporally isolated lineages of pink salmon. Molecular Ecology 23, 2473-2485.