Biosystematikk og evolusjonær genomikk

Forskningsområder ved NTNU Vitenskapsmuseet:

Biosystematikk og evolusjonær genomikk

Biosystematikk er læren om biologisk mangfold, gjennom beskrivelse av mangfold og forståelse av prosesser som fører til evolusjonær utvikling.

Dette innebærer å sette navn på arter, utlede slektskap mellom organismer, forstå hvordan artsdannelse skjer og utlede historien til alle levende vesener på jorda.

Prosjekter

Prosjekter

DarwinPlants søker å forstå det genetiske grunnlaget for den raske utviklingen av mangfold i en unik og truet gruppe planter fra Galápagosøyene. Studier av artstyper og distribusjonsmønstrene til disse artene på verdens oseaniske øykjeder, har gitt forskere stor innsikt i evolusjonsprosessen. Blant disse kjedene er Galápagos-øygruppen, der Charles Darwin samlet prøvene og observasjonene som la grunnlag for hans teori om evolusjonær endring gjennom naturlig utvalg. Tusenfrydtrær (slekten Scalesia) er en spesiell gruppe planter som bare finnes på Galápagos-øyene. I løpet av en relativt liten tidsperiode (fire millioner år) utviklet plantene seg fra en enkelt stamfar til 15 forskjellige arter med stor variasjon i størrelse og form, samt mangfold av habitat og overlevelsesstrategier. Dette har gjort at disse plantene har blitt kalt "Darwins finker i planteverdenen". Hovedmålet med prosjektet er å bestemme de genetiske mekanismene som har skapt en så rask og dramatisk diversifisering i denne gruppen. Teamet vårt vil bruke flere avanserte tilnærminger for å bestemme disse mekanismene, inkludert andregenerasjons sekvenseringsmetoder av hele genomet (DNA) og transkriptomet (RNA) som finnes i hundrevis av individuelle planter. Disse dataene vil brukes i fylogenetiske og populasjonsgenetiske metoder for å oppnå vårt sekundære mål, å rekonstruere den evolusjonære historien til alle Scalesia-artene.

Kontaktperson: Michael D. Martin

Nettside: darwin-plants.com

Prosjektperiode: 2019-2023

Team: Michael D. Martin, José Cerca, Vanessa Bieker, Patricia Jaramillo, Lene Rostgaard Nielsen, Loren Rieseberg, Neelima R. Sinha, Rasmus Nielsen, Tom Gilbert, Gitte Petersen, Ole Seberg, Bent Petersen, Michael D. Nowak, Gonzalo Rivas-Torres, Mario Fernández-Mazuecos, Pablo Vargas

Å forstå hvordan – og hvor raskt – organismer reagerer på miljøendringer er nøkkelen til å forutsi motstandskraften deres i møte med globale klimaendringer. Dette gjelder spesielt i Arktis, som opplever den mest uttalte oppvarmingen. Svalbard, en isolert, høyarktisk øygruppe, er det stedet på jorden som opplever den raskeste oppvarmingen. Her finner vi svalbardreinen, en endemisk underart av villrein, som er unikt tilpasset sitt ekstreme arktiske hjem. Etter koloniseringen av Svalbard for årtusener siden utviklet populasjonen her flere tilpasninger til dette harde miljøet, inkludert tykk pels, en liten kropp, et spesialisert kosthold og endret stoffskifte. ColdRein søker å finne ut av hvordan disse isolerte dyrene var i stand til å gjøre disse tilpasningene. Dette vil vi gjøre ved hjelp av store evolusjonssimuleringer og ved bruk av avanserte analysemetoder som kan kartlegge hundrevis av helgenomsekvenser fra moderne reinsdyrbestander fra polare områder, inkludert Svalbard. Vi vil bruke denne informasjonen til å undersøke hvordan langsiktige endringer i bestandsstørrelse og spredning, reflekterer endringer i miljøet, som for eksempel gevinst eller tap av haviskorridorer. Ved å se på genomsekvenser, hentet fra eldgamle reinbein og gevir samlet fra skjærgården, vil vi deretter se hvordan Svalbard-reinen har utviklet seg gjennom historien. Slik kan vi identifisere de genetiske endringene som muliggjorde reinens raske utvikling, og spore disse endringene i tid og rom.

Kontaktperson: Michael D. Martin

Prosjektperiode: 2021-2025

Team: Michael D. Martin, Love Dalén, John Speakman, Brage Hansen, Eline Lorenzen, Knut Røed, Elzbieta Krol, Leif Egil Loe, Katerina Guschanski

BiGTREE er et HKdir-finansiert læringsnettverk mellom Norge, Peru og Colombia. Nettverket har som mål å gi opplæring i avansert genomikk og bioinformasjon innen biodiversitetsgenomikk. Ordningen vil gi økt kunnskap og større synlighet, gjennomslagskraft og rekkevidde for forskningen til både norske og latinamerikanske studenter og ansatte. Gjennom mobilitet og samarbeid er vårt endelige mål å bidra til bevaring av biologisk mangfold og prediksjon av klimaendringenes effekt. En viktig rolle for BiGTREE er å gi mobilitetsstipend til MSc-studenter fra Peru og Colombia, for reise og opphold i Norge på inntil tre måneder. I tillegg gir vi midler til norske studenter for å reise til enten Peru eller Colombia som en del av deres MSc-prosjektarbeid.

Kontaktperson: Michael D. Martin

Web site: bigtree-training.org

Team: Michael D. Martin, José Cerca, Sarah Martin, Jaime G. Morin Lagos, Dimitar Dimitrov, Nataliya Budaeva, Hugo de Boer, Inger Skrede, Letty Salinas, César Arana, Jorge Ramirez, Rina Ramirez, Diana Silva, Jimmy Cabra-Garcia, Yherson Franchesco Molina-Henao, Andrea Niño, Camilo Andres Salazar Clavijo, Adriana Corrales, Geimy Carolina Pardo Díaz, María del Rosario Castañeda, María Camila Pizano

Prosjektet MULTIWHALE studerer hvordan et mangfold stressfaktorer (menneskeskapt forurensninger, forstyrrelser/hvalsafariaktiviteter og varierende byttedyrressurser) påvirker biologiske responser som genuttrykk, hormoner, fysiologiske og atferdsmessige responser på individ- og populasjonsnivå hos norske spekkhoggere.

Vi kombinerer felt- og modelleringsstudier for å forstå de langsiktige og kortsiktige effektene av flere stressfaktorer, og om effektene er lik innenfor populasjonen. Noen individer spiser sel i tillegg til fisk, noe som kan gjøre dem mer utsatt for virkningene av menneskeskapte stressfaktorer.

MULTIWHALE-resultatene er viktige for forståelsen av den kumulative effekten stressfaktorene har på spekkhoggernes helse. Dette er viktig med tanke på bevaring av spekkhoggere i norske farvann, forvaltningen av deres høstbare byttedyrtyper (sel og fisk), og for bærekraftig hvalsafari.

Kontaktperson: Førsteamanuensis Andrew Foote

Nettside hos Universitetet i Oslo

Varighet: 2021-2025

Nakensnegler var ikke studert systematisk i Norge på over 60 år før vi startet vårt prosjekt. Vi ser på diversitet av arter og deres utbredelse i norske farvann totalt kjenner vi til omlag 100. Flere taksonomiske problemer er kjent, og prosjektet tar for seg avgrensing og beskrivelse av arter. Vi bruker DNA strekkoding for å kartlegge alle artene i norsk fauna, som et utgangspunkt for videre taksonomisk forskning.

  • Kontaktperson: Torkild Bakken (prosjektleder)
  • Samarbeidspartnere: Jussi Evertsen (Guri Kunna High School), Bernard Picton (National Museum of Northern Ireland), Alexander Martynov (Zoological Museum, University of Moscow).
  • Prosjektperiode: 1997 – pågående.

Utvidet prosjektside

Flerbørstemark er en av de dominerende organismegruppene i sedimenter på havbunnen. I norske farvann er det kjent mer enn 700 arter, og mange uoppdagete. Hovedmålet med prosjektet er å bidra med ny kunnskap om biologisk mangfold av flerbørstemark fra kyst til dyphav. Taksonomiske utfordringer og arter med uklar status med tanke på navnebruk og identitet søkes løst med bruk av morfologisk identifikasjon og beskrivelse og DNA strekkoding. Arters utbredelse og mekanismer for dette er viktige elementer i ny kunnskap.

  • Kontaktperson: Torkild Bakken (prosjektleder)
  • Samarbeidspartnere: Jon Anders Kongsrud (Universitetsmuseet i Bergen, Universitetet i Bergen), Eivind Oug (NIVA).
  • Prosjektperiode: 2009 – pågående.
  • Finansiering: Prosjektet har hatt støtte fra Artsprosjektet og Norsk dypvannsprogram, i tillegg til NTNU, UiB og NIVA.

Utvidet prosjektnettside

Noen slekter er svært artsrike og hyppige mens andre er sjeldne og artsfattige. Enkelte slekter har en begrenset geografisk utbredelse, mens andre finnes over hele kloden. Noen slekter har helt spesielle adaptive tilpasninger til det miljøet de lever i, mens andre er generalister.

Slekten Pontomyia er for eksempel utelukkende marin og de voksne lever på vannoverflaten der de bruker vingene som årer. Et av hovedmålene i prosjektet er å analysere utviklingen av tilpasninger og biogeografiske mønstre i lys av det mest sannsynlige evolusjonære slektskapet.

Ved å benytte flere molekylære markører med rett mengde variasjon, vil en kunne få et bedre datagrunnlag for produksjon av statistisk holdbare hypoteser og realistiske slektskapstrær. Sentrale spørsmål er:

  • Hva er det mest sannsynlige slektskapsforholdet mellom slekter i Tanytarsini?
  • Kan geografisk utbredelse og miljøtilpasninger forklares med slektskap?

 

Kontaktpersoner: Professor Torbjørn Ekrem, Forsker Elisabeth Stur

Samarbeidspartnere: Erik Boström, NTNU Vitenskapsmuseet; Wojciech Giłka, Universitetet i Gdansk; Endre Willassen, Universitetsmuseet i Bergen

Varighet: Pågående

Finansiering: NTNU

Deler av det mitokondrielle genet COI er svært anvendelig til identifisering og avgrensning av fjærmyggarter samt til å assosiere larver og pupper med voksne individer av samme art.

Sammen med kolleger ved Biodiversity Institute of Ontario, University of Guelph jobber vi med å utvikle et DNA-bibliotek av COI-sekvenser fra fjærmygg, hovedsakelig fra den nordlige halvkule. Disse såkalte DNA-strekkodene blir gjort tilgjengelig gjennom Barcode of Life Data Systems (BOLD). Sentrale problemstillinger er:

  • Hvor store genetiske forskjeller er det mellom ulike fjærmyggarter?
  • Hvor stor sammenheng er det mellom morfologi og genetiske likheter i DNA-strekkode-data?

 

Kontaktpersoner: Professor Torbjørn Ekrem, Forsker Elisabeth Stur

Samarbeidspartnere: Biodiversity Institute of Ontario (University of Guelph, Canada)

Varighet: Pågående

Finansiering: NTNU, NorBOL

Fjærmygg i den artsrike slekten Cricotopus er utbredt i alle verdensdeler unntatt Antarktis og har sine larvestadier i rennende og stillestående vann. Mange arter er vanskelig å skille på utseende og flere arter antas å være ukjent for vitenskapen. I tillegg tyder noen studier på at enkelte arter hybridiserer. I samarbeid med kolleger i USA og Japan ønsker vi å se nærmere på artsgrensene i sylvestris-gruppen og vil benytte molekylære og morfologiske data for å analysere artsmangfoldet.

Kontaktperson: Forsker Elisabeth Stur

Prosjektstatus: Pågående

 

Samarbeidspartnere: Professor Torbjørn Ekrem, Professor Susan Gresens (Towson University, Maryland), Forsker Natsuko Kondo (NIES, Tsukuba)

 

Finansiering: NTNU, Towson University, NIES

Artene i slekten Corynoneura er blant de minste fjærmyggene en kjenner til. De fleste artene blir ikke større enn 1-2 mm lange. I dette prosjektet revideres kjente arter og deres typer og nye arter for vitenskapen beskrives. Genetiske data og morfologi blir brukt til å analysere hvordan arter best kan skilles og DNA strekkoder blir brukt til å assosiere ulike livsstadier. Prosjektet utnytter material og data generert i tidligere Artsprosjekt og NorBOL-initiativ.

Kontaktperson: Forsker Elisabeth Stur

Prosjektperiode: 2015-2020

Samarbeidspartner: Dr. Sofia Wiedenbrug (München), Professor Torbjørn Ekrem

 

Finansiering: NTNU, privat.

Biodiversitets estimater og rød-liste vurderinger vil bli feil dersom uoppdaget taksonomisk diversitet forblir uavdekket.  Dette prosjektet har som mål å avdekke innen-arts genetisk variasjon (kryptiske arter) i rød-lista arter av lav og karplanter ved å kombinere genomiske analyser (fylogeografi og arts-avgrensning) med utbredelsesmodellering. Både artsobservasjons-data og fysiske belegg vil bli brukt, samt relevant gammelt herbarie-materiale.

Kontaktpersoner: Førsteamanuensis Mika Bendiksby (NTNU Vitenskapsmuseet)

Samarbeidspartnere: Michael D. Martin, James Speed og Vibekke Vange (NTNU Vitenskapsmuseet), Einar Timdal og Rune Halvorsen (Naturhistorisk Museum, Universitetet i Oslo) og Håkon Holien (NORD Universitet).

Varighet: 2012-

Finansiering: Artsdatabanken (Artsprosjektet) og NTNU Vitenskapsmuseet.

Overordna mål med dette prosjektet har vært å belyse evolusjonært slektskap innen underfamilie leppeblomster (Lamioideae) ved bruk av ulike molekylære metoder. Målsettinger:

  • Avdekke fylogenetiske hovedgrupper i Lamioideae, avdekke disses interne slektskap og oppdatere klassifikasjonen i henhold til dette.
  • Rekonstruere den biogeografiske historien på ulike nivå i Lamioideae og relatere denne til klimatiske og geologiske hendelser.
  • Studere allopolyploid artsdannelse.

Kontaktpersoner: Førsteamanuensis Mika Bendiksby (NTNU Vitenskapsmuseet)

Varighet: 2002-

Finansiering: Norges Forskningsråd (prosjekt nr: 154145), Naturhistorisk museum (Universitetet i Oslo), og NTNU Vitenskapsmuseet.

I dette prosjektet skal hjuldyr samles inn fra små kystnære dammer, som er en naturtype som er lite undersøkt for denne dyregruppen. Dammer i Agder, Troms og Finnmark skal undersøkes. Ettersom dyrene sjelden blir lengre enn 2 mm, må de samles inn som deler av vann-, substrat- og sedimentprøver. Deretter vil det bli brukt mikroskopering for å avgjøre hvilken art de hører til.

Det er fra før av kjent 434 arter hjuldyr i Norge, men over 800 i Sverige, så sannsynligvis er det flere arter også her. En av ordenene hjuldyr, Bdelloidea, regnes som spesielt dårlig kjent i Norge, og her regner man med at man kan finne mange nye arter for Norge. Også dyr i andre dyregrupper, som krepsdyr, vil bli registrert.

Artene skal DNA-sekvenseres, og DNA-sekvensene skal legges inn i DNA-strekkodebiblioteket BOLD. Dette kan senere bli brukt som referansedatabase ved for eksempel studier om miljø-DNA, som kan gjøre artskartlegging og miljøovervåkning enklere. Fagmiljøet innen hjuldyr i Norge er lite, og gjennom dette prosjektet kan kunnskap bli overført fra eldre og utenlandske forskere, til unge norske forskere.

Kontaktperson: Glenn Dunshea

Samarbeidspartnere:

  • Norsk Institutt for Naturforskning v/ Markus Majaneva, 
  • Istituto di ricerca sulle acque (Water Research Institute of Italy) v/ Diego Fontaneto
  • Rådgivende Biologer v/ Erling Brekke

Hovedmålet med dette prosjektet er å oppdage nye arter for Norge og vitenskapen. Vi vil spesielt fokusere på arter som i dag er kjent fra alpene og arktiske områder.

Det vil også være søkelys på artsgrupper hvor det er potensiale for å oppdage nye arter for vitenskapen. I tillegg er det en klar målsetning å øke kunnskapen om autøkologi og utbredelse av moser i norske fjell. Spesielt vil denne kunnskapen kunne brukes til å forbedre Natur i Norge-systemet (NiN) gjennom artslister for spesifikke naturtyper.

Et tredje mål er å samle ferskt materiale av så mange mosearter som mulig som kan DNA-strekkodes. DNA-strekkoding av norske mosearter vil være et viktig bidrag til den pågående DNA-strekkodingen av Norges moser. Prosjektet er organisert med seks feltsamlinger der nasjonale og internasjonale eksperter sammen med master studenter og medlemmer fra Moseklubben møtes for å gjøre feltundersøkelser og utveksle erfaringer. 

Kontaktperson: Kristian Hassel

Samarbeidspartnere:

  • Hans H. Blom, NIBIO
  • Rune Halvorsen NHM, UiO
  • Torbjørn Høitomt og John Gunnar Bryjulvsrud, Biofokus
  • Magni O. Kyrkjeeide, NINA
  • Kristin Wangen, Miljøfaglig Utredning
  • Leif Appelgren, Ecofact

Info om prosjektet: Senter for bevaringsdynamikk (SFF)

Kontaktperson: Torbjørn Ekrem

Avsluttede prosjekter biosystematikk