Har identifisert kjønnsgen hos kveite

Genomet er kokeboka vi alle ber med oss i cellene, som inneheld oppskrifta på eit nytt individ.

Hos kveita består kokeboka av 24 bind – eller kromosom – som kvar inneheld ei mengd deloppskrifter på ulike eigenskapar. (Mennesket har til samanlikning 23 kromosom.)

Denne store oppskriftssamlinga er det forskarane no har klart å rulla ut. Gjennom analysar av DNA frå stamkveitene ved forskingsstasjonen i Austevoll har dei blant anna funne den vesle forskjellen som bestemmer kjønnet: eit gen på kromosom 13 ved namn gsdf.

Vil vita kveitekjønn

Det kan høyrast teoretisk ut, men jakta på kjønnsgenet til kveita sprang ut av eit heilt praktisk problem.

Kveite er blitt ein ettertrakta art i fiskeoppdrett dei siste åra – og oppdrettarane vil helst berre ha hokveiter, som blir større og veks fortare enn hannane. Men ein ser ikkje forskjell på hannar og hoer før kveitene er blitt ganske store.

– Derfor var det behov for ein metode som gjorde at du kunne ta ein liten vevsprøve og sjå om det er ein hann eller ei ho. For å kunne gjere det, trengte ein å finne genetiske forskjellar mellom kjønna, seier forskar Rolf Brudvik Edvardsen.

Oppdrettsselskapet Sterling White Halibut spurte derfor havforskarane om dei kunne gjere nettopp dette. «Det fiksar vi», svarte Edvardsen. Det viste seg å bli ei jakt på den berømte nåla i høystakken.

X og Y

– Når du sekvenserer eit genom, kartlegg du alle basepara i alle kromosoma, forklarer Edvardsen, som leia studien saman med HI-kollega Birgitta Norberg i Austevoll og Carl-Johan Rubin ved Uppsala Universitet i Sverige.

– Det er 600 millionar basepar i genomet til kveita. Av dei er det kanskje bare nokon hundre basepar som er forskjellen mellom ein hann og ei ho. Det er mykje mindre enn hos pattedyr.

Som menneske og andre pattedyr har atlantisk kveite eit X/Y-system for kjønn. Det betyr at hoene har to X-kromosom, mens hannane har eit X- og eit Y-kromosom.

– Hos pattedyr er desse kromosoma veldig ulike kvarandre både i storleik og i kva for genar som er til stades på kromosomet. Hos kveite er forskjellen veldig liten, og alle dei same genane er på X og Y, forklarer forskaren.

Hoppande gen

Då dei kartla genomet og samanlikna mellom hann- og hokveiter, fann forskarane likevel det dei leita etter. På kromosom 13 oppdaga dei eit område hos hannane som skil seg frå hoene, og som gjer dette kromosomet til Y-kromosom.

I dette området ligg det delar av eit såkalla transposon, også kjend som «hoppande gen»: eit stykke DNA som har flytta seg frå ein annan stad i genomet på eit tidspunkt i arten si utviklingshistorie.

Dette transposonet ligg like ved og forsterkar aktiviteten til genet gsdf, som igjen fører til utvikling av testiklar.

– Y-kromosomet må ha skilt seg frå X-kromosomet for mindre enn 4,5 millionar år sidan. Dette er relativt nytt i evolusjonær samanheng, seier Edvardsen.

Det menneskelege X- og Y-kromosomet skilde til samanlikning lag for heile 250–300 millionar år sidan.

Edvardsen forklarer at stillehavskveite – som er ein nær slektning av vår atlantiske kveite – har motsett system med kjønnskromosom, nemleg ZZ/ZW. Då er det hoene som har to ulike kromosom (Z og W). Dette systemet er mest vanleg hos fuglar.

– Pattedyr og fuglar har veldig gamle og stabile kjønnskromosom. Hos fiskar er dette mykje meir omskifteleg, og det kan lettare dannast nye kjønnskromosom, seier Edvardsen.

Uvanleg fenomen

Forklaringa kan ligga i eit anna spesielt fenomen som forskarane fann i kveitegenomet, nemleg heterokiasme. Det betyr kort fortalt at alle kromosoma oppfører seg likt som kjønnskromosoma, med såkalla begrensa rekombinasjon.

Hos mennesket lar ikkje X og Y seg rekombinera; viss du arvar ein Y frå far, arvar du dette kromosomet i sin heilskap. For alle andre kromosom får du litt frå mor og litt frå far. Hos kveita fann forskarane område med begrensa rekombinasjon på alle kromosoma.

– Kromosoma er delt inn på ein sånn måte at den eine delen berre rekombinerer i hoer, og den andre berre i hannar. Dette fenomenet er veldig uvanleg; eg hadde ikkje høyrt om det for få år sidan, seier Edvardsen.

– Og fordi kromosoma allereie har den begrensa rekombinasjonen som kjønnskromosom har, skal det også lite til før du skapar eit nytt kjønnskromosom.

Grunnlag for vidare forsking

Forskaren meiner at dei nye funna, som er publiserte i tidsskriftet PLOS Genetics, kan bidra til auka forståing av korleis kjønnskromosom oppstår og korleis den tidlige utviklingen av et kjønnskromosom foregår.

– I tillegg viser vi at kveite og flatfisk er utmerkte artar for ein nærare studie av det stort sett uutforska fenomenet heterokiasme, legg han til.

Edvardsen og kollegaene har allereie fått midlar til å forska vidare på fenomenet i Forskingsrådet sitt program for banebrytande forsking (Fripro). Då skal dei også sjå på ein annan slektning av kveita, nemleg raudspette.

Les også: Stor suksess med oppdrettsforsøk på rødspette

– Raudspette er også ein lovande oppdrettsart, som kan vera ein god modell for å studera heterokiasme. Vi har både raudspetter og kveiter på forskingsstasjonen i Austevoll, seier Edvardsen.

Forskinga gir også eit grunnlag for forsøk med genredigering. Edvardsen har vore sentral i HI sitt arbeid med genredigering av laks med CRISPR-metoden.

– Den same teknologien skal vi no bruka på raudspette og kveite, seier han.

Referanse

Edvardsen, Rolf Brudvik, Ola Wallerman, Tomasz Furmanek, Lene Kleppe, Patric Jern, Andreas Wallberg, Erik Kjærner-Semb, Stig Mæhle, Sara Karolina Olausson, Elisabeth Sundström, Torstein Harboe, Ragnfrid Mangor-Jensen, Margareth Møgster, Prescilla Perrichon, Birgitta Norberg og Carl-Johan Rubin. «Heterochiasmy and the establishment of gsdf as a novel sex determining gene in Atlantic halibut». PLoS Genetics 18, 2 (2022). Lenke: https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1010011