Gran er mer kompleks enn mennesker

DNA-et til gran er kartlagt og forskerne har funnet ut at arvematerialet til gran er komplekst og hele sju ganger større enn menneskets.

Publisert
 (Foto: Håkan Lindgren)
(Foto: Håkan Lindgren)

På engelsk heter gran Norway spruce fordi engelskmennene ble kjent med dette treslaget gjennom tømmerimport fra Norge.

Gran er i dag Skandinavias viktigste plante både økonomisk og økologisk.

Granen er vitenskapelig interessant blant annet fordi den sammen med andre bartre tilhører en gruppe planter som aldri tidligere er kartlagt. Samtidig vil resultatene kunne ha stor betydning for skogsindustrien.

– Treforedlingen går nå inn i en ny æra, sier professor Ove Nilsson ved Umeå Plant Science Centre (UPSC) i Sverige.

– Vi kan nå begynne å bruke nye og mer effektive metoder for å sørge for at de over 200 millioner grantrær som plantes hvert år er så motstandsdyktige, friske og tilpassede som mulig til ulik jordkvalitet i ulike deler av landet, sier Nilsson.

Sprengte datakapasiteten

Den største utfordringen har vært å bruke datamaskiner til å organisere de cirka 20 milliarder «bokstavene» i rett rekkefølge.

– Tenkt deg et bibliotek med ti tusen bøker like tykke som Bibelen skrevet i et alfabet med bare fire bokstaver, sier professor Stefan Jansson ved UPSC.

– Noen tar hundre kopier av hver av disse bøkene, kjører alle gjennom en makuleringsmaskin og blander strimlene godt. Bioinformatikernes oppgave i prosjektet kan sammenlignes med å sette sammen en korrekt kopi av hver bok, sier Jansson.

Forskerne har spesialtilpasset nye datamaskiner, skrevet om mye av den programvaren som har vært brukt i lignende studier for å kunne håndtere den store mengden DNA-sekvenser.

– Det nasjonale datalagringssystemet ble tøyd til bristepunktet, og det var mange andre praktiske problem som vi måtte løse for å analysere det største genomet som noen gang er sekvensert, sier professor Joakim Lundeberg ved det svenske Science for Life Laboratory.

29 000 gener

Forskerne har identifisert rundt 29 000 funksjonelle gener. Dette er litt flere enn i mennesket, men hvorfor er da arvematerialet sju ganger så stort?

Ifølge forskerne skyldes «genomfedmen» at lange rekker av lignende DNA-sekvenser har hopet seg opp i grangenomet over millioner av år.

Andre planter- og dyrearter har en mekanisme for å eliminere overflødige kopier, men denne fungerer tydeligvis ikke like bra i bartre.

– Det er merkelig at granen har klart seg så bra til tross for denne genetiske ryggsekken. Naturligvis har en del av dette DNA-et en funksjon men det er merkelig at det skal være bra med så mye. Det virker som om dette er noe spesielt for bartrær, sier Pär Ingvarsson ved UPSC.

Bartrærne dominer i dag det nordligste skogbeltet på jorden – taigaen – men har vært en viktig art på jorden i 300 millioner år. Faktisk dominerte bartrærne både før og etter de store masseutryddelsene for 250 and 65 millioner år siden – den siste utryddet dinosaurene.

Benyttet datamodellering

Mye av kartleggingsarbeidet er gjennomført ved å bruke blant annet bioinformatikk.

Torgeir R. Hvidsten. (Foto: Håkon Sparre, UMB)
Torgeir R. Hvidsten. (Foto: Håkon Sparre, UMB)

Torgeir R. Hvidsten er professor i bioinformatikk ved Universitetet for miljø- og biovitenskap (UMB) og forsker på hvordan gener interagerer i nettverk.

– Bioinformatikk er ett relativt nytt forskningsfelt der man bruker datamaskiner til å modellere biologiske systemer. Denne forskningen er gjort mulig av flere nyvinninger innen bioteknologi de siste 15 årene.

– Spesielt har teknologien for avlesning av arters genetiske kode, såkalt sekvensering, gjort store fremskritt de siste årene, og produserer nå så store mengder data at en betydelig del av staben i alle genprosjekt er bioinformatikere, sier Hvidsten.

Referanse:

Nystedt m.fl.: The Norway spruce genome sequence and conifer genome evolution, Nature, Published online 22 May 2013, doi: 10.1038/nature12211.