Arktisk artsdanning i uventa tempo

Plantar frå Alaska, Svalbard og Norge som ser like ut, men som ikkje kan få fruktbart avkom saman, avslører at evolusjonen i arktiske strøk går raskare enn ein har trudd.

Publisert
Lovisa Gustafsson med reinrose i forgrunnen, ein av artane som inngjekk i studien. (Foto: Lovisa Gustafsson, NHM/UiO)
Lovisa Gustafsson med reinrose i forgrunnen, ein av artane som inngjekk i studien. (Foto: Lovisa Gustafsson, NHM/UiO)

Talet på artar i polarstroka er mykje lågare enn i tropane. Lenge har ein trudd at det var fordi evolusjonen gjekk saktare i desse regionane, fyrst og fremst på grunn av dei låge temperaturane – altså at Arktis verkar som ein evolusjonær fryseboks.

Men stikk i strid med den rådande oppfatninga, viser det seg at mange arktiske planteartar er i full gang med å danna nye artar i det skjulte.

– Vi finn såkalla intraspesifikke krysningsbarrierer hjå mange arktiske plantar, forklarar Lovisa Gustafsson, stipendiat ved Naturhistorisk museum, Universitetet i Oslo.

Det vil seia at plantar som tilsynelatande er av same art, ikkje er i stand til å få fruktbart avkom saman, eller at avkomet i alle fall har redusert fruktbarheit.

Meir enn 1000 plantar

– Denne artsdanninga i det skjulte kallar vi kryptisk artsdanning, seier Gustafsson.

Ho har reist til Alaska, Canada, Svalbard og Norge og samla inn meir enn 1000 levande plantar som seinare har blitt dyrka fram i ein såkalla fytotron, eit avansert anlegg for kontrollert plantedyrking.

Fytotronen gjev forskarane muligheit til å dyrka fram plantar under kontrollerte klimatiske tilhøve, slik at dei kan simulera til dømes arktisk miljø.

– Ifylgje det biologiske artsbegrepet reknar ein to individ for å tilhøyra same art dersom dei kan få fruktbart avkom saman, seier Gustafsson.

Redusert fruktbarheit

– Men når vi kryssa plantar frå ulike stader, vart det meste av avkomet sterilt, sjølv om foreldra tilsynelatande tilhøyrde same arten og sjølv om veksestadene deira låg i nærleiken av kvarandre.

Eit eksempel på dette var to bestandar av arten høgfjellskarse (Cardamine bellidifolia) som vaks 400 kilometer frå kvarandre i Alaska, og som fekk heilt sterilt avkom. Samanlikna med norske avstandar ville det vera som om kvitsymre frå Akershus ikkje kunne kryssast med kvitsymre frå Trøndelag.

Men sjølv om avkomet av plantar frå ulike bestandar har redusert fruktbarheit, er artane likevel genetisk svært like kvarandre.

Dette er faktisk det mest oppsiktsvekkjande av resultatene i denne forskinga til Gustafsson – krysningsbarrierane har derfor truleg oppstått innan kort tid, kanskje så seint som etter siste istid.

Forårsakar krysningsbarrierar

Opphavet til arbeidet hennar starta for om lag 20 år sidan. Christian Brochmann, som seinare vart Gustafsson sin rettleiar i doktorgradsprosjektet hennar, oppdaga at han ikkje klarte å få fruktbare krysningar mellom plantar av arten alperublom (Draba fladnizensis) som han hadde samla inn på Svalbard og plantar innsamla i Norge.

– Vidare eksperimentering med kryssing av andre arktiske planteartar tyder på at dette er eit generelt mønster hjå arktiske plantar, seier Gustafsson.

– Neste steg på vegen er å identifisera dei genetiske mekanismane som forårsakar krysningsbarrierane, og som altså hindrar artar i å få fruktbart avkom.

Så Gustafsson har prøvd å lokalisera krysningsbarrierane hjå snørublom, eller Draba nivalis, som det vitskaplege navnet på planten er.

Høg evolusjonær hastigheit

– Vi har gjort ei genkartleggjing for å prøva å lokalisera fertilitetstrekk som pollenfertilitet, frøsetjing, kor mange blomar den får og kor lenge den blomstrar.

– Hensikta har vore å finna ut kvar i genomet desse fertilitetstrekka vart bestemde, og kva  genetiske mekanismar som ligger bak krysningsbarrierane, seier Gustafsson.

Resultata av denne kartleggjinga tyder på at det kan vera ørsmå kromosomforandringar som ligg bak.

– Vi ynskjer no å undersøkja høgtliggjande område, der artsmangfaldet minkar di høgare ein kjem, på same måte som det minkar jo nærare polane ein kjem. Vil vi her òg finna at den evolusjonære hastigheita er høg, i motsetning til kva ein til no har trudd?

– Samstundes er dei artane som viser kryptisk artsdanning sjølvpollinerande, det vil seia at den enkelte planten kan befrukta seg sjølv.

– Sjølvpollinerande artar finn vi òg i enkelte andre område enn dei arktiske. Miljøet der er annleis, men måten for reproduksjon er den same, seier Gustafsson.

Bakgrunn:

Lovisa Gustafsson disputerer for doktorgraden 15. november.