En ny doktorgradsstudie gir innsikt i diversitet og evolusjonen til PRDM9-genet hos atlantisk laks. Funnene viser at variasjon i dette genet påvirker rekombinasjon som over tid som har betydning for genetisk mangfold.
Når dyr produserer sæd- eller eggceller, utveksler kromosompar, ett arvet fra hver forelder, ulike segmenter av DNA. Denne «blandingsprosessen», kalt meiotisk rekombinasjon, skaper nye kombinasjoner av gener som vil videreføres til neste generasjon. Uten en slik blanding ville den genetiske variasjonen blitt redusert, noe som ville begrenset populasjonenes evne til å tilpasse seg og utvikle seg over tid.
Hos mange virveldyr er det kjent at et gen kalt PRDM9 spiller en nøkkelrolle i å bestemme hvor i genomet rekombinasjonen skjer. Så langt har det meste av forskningen på dette genet blitt utført på pattedyr som mus og mennesker. Funksjonen og evolusjonen til PRDM9 hos atlantisk laks er mindre forstått. Samtidig representerer laks et viktig studiesystem for å undersøke hvordan genet utvikler seg over tid, og om de evolusjonære mekanismene som er funnet hos pattedyr også gjelder i andre virveldyr.
I sin doktorgradsavhandling ønsket Øyvind Sætren Gulbrandsen å forstå hvordan variasjon i PRDM9 påvirker rekombinasjonsmønstrene hos atlantisk laks, og hva dette kan fortelle oss om mekanismene som driver genets evolusjon.
For å besvare disse spørsmålene benyttet Gulbrandsen en nanoporesekvensering, noe som gjør det mulig å kartlegge variasjon mellom individer i på en mer effektiv måte. Metoden ble brukt til å sekvensere tusenvis av individer fra både oppdrett- og villaks.
Resultatene viser at ulike versjoner av PRDM9 gir opphav til ulike rekombinasjonsmønstre i genomet.
─ Dette fører til betydelige forskjeller mellom individer når det gjelder hvilke kombinasjoner av genetisk materiale som videreføres til neste generasjon, forklarer Gulbrandsen.
Analysene har også avdekket at nordamerikansk og europeisk laks har utviklet forskjellige PRDM9-varianter og rekombinasjonsmønstre. Samtidig fant Gulbrandsen bevis for at en europeisk PRDM9-variant nylig har spredt seg til Nord-Amerika, og hatt stor innvirkning på rekombinasjonsmønstrene i ulike populasjoner der. Gulbrandsen forklarer:
─ Våre sammenligninger av laks fra Nord-Amerika og Europa tyder på at forskjeller i PRDM9-genet ikke hindrer fisk fra de to kontinentene i å få fruktbart avkom. Dette er interessant fordi det samme genet hos andre arter kan bidra til at ulike bestander eller arter ikke lenger kan formere seg med hverandre.
Resultatene fra Gulbrandsens doktorgradsprosjekt gir viktig ny innsikt i hvordan PRDM9 fungerer hos fisk. Videre tyder hans arbeid på at noen av de mest brukte modellene dag som benyttet i dag for å forklare PRDM9s evolusjon, ikke alltid samsvarer med det mønsteret man finner i i naturen. Gulbrandsen konkluderer:
─ Våre resultater viser at populasjonsstruktur og genfylt kan ha stor betydning for evolusjonen av PRDM9 genet. Hvor mye individer vandrer mellom ulike populasjoner påvirker variasjon i genet, og dette bør tas i betraktning når vi skal forstå hvordan PRDM9 utvikler seg, både hos laks og sannsynligvis også hos andre arter.
Øyvind Sætren Gulbrandsen forsvarer sin doktorgradsoppgave: "Funksjon, diversitet og evolusjon av rekombinasjonslokaliseringsfaktoren PRDM9 i atlanterhavslaks" ved NMBU 15. juni 2026.
Hovedveileder for Gulbrandsen har vært professor Sigbjørn Lien, NMNBU.
Medveiledere: Professor Matthew Peter Kent, NMBU, Marie Baudement og forsker Nicola Barson, NMBU.