Danske forskere bag verdens største genom-projekt
I verdens største sammenlignende genom-projekt vil danske forskere kortlægge genomerne fra flere end 10.000 fugle. Det åbner døre for meget ny forskning.
fugle genom genetik due

Danske forskere vil i verdens største sammenlignende genom-projekt 'B10k' kortlægge genomerne fra flere end 10.000 fugle. Ideen opstod, da Tom Gilbert fra Statens Naturhistoriske Museum ved Københavns Universitet fik en fugleklat i hovedet på en café i Madrid for 10 år siden. (Foto: Shutterstock)

Ofte hører man folk få gode ideer i badet, men det er sjældent, man hører om idéer, som falder ned fra himlen i form af en fugleklat.

Hvad er genom?

Et genom er et dyr eller menneskes arvemasse eller samlede kerne-DNA-masse.

Genomet indeholder al genetisk information. Hos mennesker kan genomet for eksempel indeholde informationer om  arvelige sygdomme, hårfarve, øjenfarve, personlighed eller intellekt.

»For 10 år siden på en café i Madrid sad jeg og tænkte over, hvad der kunne være den næste projektidé, da en due bogstaveligt talt sked på mig. Først blev jeg virkelig irriteret, men så slog det mig: Hvad ved vi egentlig om duers genetik?,« siger professor Tom Gilbert fra Statens Naturhistoriske Museum ved Københavns Universitet.

Sådan begyndte et genom-projekt, der i dag er svulmet op til verdens største af sin slags: 'B10k' eller '10.000 fuglegenomer'.

»Det er først nu blevet muligt at kortlægge så mange genomer, og der er ingen andre genomprojekter i verden, som kan sammenlignes med vores,« siger adjunkt Goujie Zhang på Institut for Biologi på Københavns Universitet og kinesiske BGI, som leder projektet sammen med Tom Gilbert.

Genomer kan åbne porten til det forjættede land

Med projektet er forskerne i gang med at kortlægge genom for samtlige 10.500 fuglearter i verden. 

10.000 fuglegenomer

Projektet er et samarbejde mellem Københavns Universitet og kinesiske BGI (tidligere Beijing Genomics Institute), som er verdens største center for genomkortlægning.

Forskerne er ved at lægge sidste hånd på genom-projektets fase 2. Der kortlægger de en repræsentant for hver af klodens cirka 250 fuglefamilier.

Forskerne har desuden udført 60 procent af tredje fase, hvor de kortlægger 2.200 slægter.

I fjerde og sidste fase kortlægges de resterende cirka 8000 genomer.

Perspektiverne er store, for med overblikket over alle fuglenes genetiske 'arbejdstegninger' håber forskerne at kunne afsløre evolutionens mekanismer helt ned på de enkelte arveanlæg. På den måde kan de få enorm viden om, hvordan genomer udvikler og tilpasser sig. Det kan potentielt åbne nye døre for forskningen.

Forskerne håber at kunne knække økologiske gåder om, hvordan arter reagerer på store globale katastrofer og klimaforandringer og at få svar på en næsten endeløs vifte af spørgsmål, som hvilke arveanlæg, der styrer intelligens, kommunikation og tilpasninger til sygdomme, miljø, føde og meget andet.

»Vi kommer til at åbne porten ind til det forjættede land. Det bliver en opdagelsesrejse ind i, hvad vi kan, og hvad det er for nogle spørgsmål, vi kan besvare‚« siger professor Carsten Rahbek, som også er med i projektet. Han forsker ved Statens Naturhistoriske Museum ved Københavns Universitet.

Fra due-genom til alle fugles genom

Projektets omfang havde Tom Gilbert ingen anelse om på caféen i Madrid for 10 år siden.

Dengang kredsede hans spørgsmål om duerne, og hvor de egentlig kom fra. Det førte ham til et samarbejde med Goujie Zhang om at kortlægge duens genom. Men genomet i sig selv fortalte ikke duens udbredelseshistorie.

fugle genom genetik due

Pyramiden skitserer de fire faser i b10k projektet, hvor man gradvist vil kortlægge repræsentanter for fuglenes ordner, familier, slægter og til sidst de resterende arter. I øjeblikket er forskerne ved at afrunde fase 2 og allerede godt i gang med fase 3. Det skal være færdigt i 2020. (Illustration: B10k)

Makkerparret fandt på, at de kunne kortlægge endnu flere genomer, og i 2014 diskede de og en lang række kolleger op med 48 fugles genomer.

Undervejs havde de fortalt alle interesserede om projektet og gjort dataene frit tilgængelige. Det betød, at forskere fra hele verden tilsammen kunne offentliggøre imponerende 28 videnskabelige artikler - heraf syv i et specialnummer af det højt ansete tidsskrift Science.

Men det var kun begyndelsen.

»Vi havde brugt tusinder af timer på at opbygge et enormt netværk af samlere, museer og forskere, og så tænkte vi, hvorfor stoppe her?,« siger Tom Gilbert.

»Lad os finde alle genomerne og se, om det kan knække de her store spørgsmål om for eksempel fuglenes slægtskaber, der hidtil har været uløselige.«

Genomer kan løse hundrede år gammel gåde

De mange genomer kan måske gøre det muligt at gennemskue fuglenes slægtskabshistorie, som indtil videre har været en gåde.

Fuglenes artsdannelse skete meget hurtigt i et evolutionært 'Big Bang'. Det har gjort det umuligt med de traditionelle metoder at finde ud af, hvad der skete, hvilke arter der kom først, og hvordan stamtræet blev dannet (se mere i boksen under artiklen).

Genomerne er den ypperste slægtskabsdata, så nu håber forskerne endelig at kunne få styr på stamtræet, der ligger grunden for at forstå alt andet.

»Hvis man skal forstå, hvad der egentlig driver udviklingsprocessen, så er man nødt til at have stamtræet korrekt,« siger Jon Fjeldså, som er professor og fuglekurator ved Statens Naturhistoriske Museum ved Københavns Universitet.

Man skal ganske enkelt vide, hvilke arter der kom først for at forstå trinnene frem til i dag og afkode, hvordan de forskellige egenskaber og arveanlæg er udviklet.

Gener kan afsløre, om man bliver succes eller fiasko

Genomerne kan også fortælle, hvorfor nogle arter har klaret udviklingen bedre end andre.

Tag den sære sydamerikanske fugl 'hoatzinen', som har givet forskerne hovedbrud i årtier.

Hoatzinens unger begynder livet med klør på vingerne, som minder om de tidligste urfugle blandt dinosaurerne som Archaeopteryx. Samtidig er hoatzinen en ret dårlig flyver.

Med genomerne håber forskerne at løfte sløret for, hvorfor den familie har klaret sig så dårligt sammenlignet med for eksempel sangfuglene, der i dag har flere tusinde medlemmer.

»Da hele 'Big Bang' starter på samme tidspunkt, er det et fantastisk godt udgangspunkt for at se, hvorfor nogle fugle bliver succesfulde, mens andre kun lige har overlevet,« siger Jon Fjeldså.

Hoatzinen fugle genomer

Fuglen hoatzinen er en ret dårlig flyver. Med genomerne håber forskerne at løfte sløret for, hvorfor den familie har klaret sig så dårligt sammenlignet med for eksempel sangfuglene, der i dag har flere tusinde medlemmer. (Foto: Shutterstock)

Genomernes Google

Men det, som kan ende med at få størst betydning, er måske slet ikke fuglene og biologien, men derimod projektets matematiske sideforskning.

»Ingen har nogensinde prøvet at sammenligne genomer for så mange arter, og den del bliver meget udfordrende,« siger adjunkt Goujie Zhang.

Hvis forskerne knækker den nød rigtigt, kan det sprede sig som ringe i vandet, fordi flere og flere områder bevæger sig ind i en verden af enorme datamængder - 'Big Data'.

Det gælder for eksempel den medicinske forskning i sygdomme, kemiske virtuelle studier, fysiske simulationer af vejret, økonomiske trends, trafikdata og jagten på potentielle terrorister i enorme mængder af tilfældig information.

fugle genom genetik due

Maleri af fuglenes stamtræ. (Foto: Jon Fjeldså)

Her har fuglegenomerne en kæmpe fordel: De er ufarlige.

Fuglegenomerne kan derfor potentielt blive statistikkernes legeplads, hvor de ubekymret kan boltre sig, dele data og prøve deres idéer af på et enormt og rigt datasæt.

»Når Google blev så store, er det fordi de fandt en metode, der var bedre end de andres til at håndtere så store datasæt, så det var nemt at finde informationer. Det er én type data, det her er en anden type data,« siger Carsten Rahbek.

Google har forandret vores hverdag. Om et genomernes Google kommer til at gøre det samme og hvordan, må tiden vise. Måske bliver den næste terrorist fanget med et statistisk redskab, der i sidste ende bunder i en spansk due, der sked på Tom Gilbert.

Og apropos den fugleklat, hvad mener Tom Gilbert egentlig om duerne?

»Jeg er ikke nogen fuglenørd, men jeg kan bare godt lide duer - specielt byduerne,« siger han.

Fuglenes slægtskabshistorie er en gåde

Fuglenes slægtskabshistorie har været en gåde i mere end 100 år, hvor forskere har forsøgt at gruppere fuglene i et slægtskabstræ ud fra deres fysiske træk.

»Man har for eksempel sagt, at alle fugle med svømmehud mellem tæerne måtte være i samme gruppe, men det har vist sig, at svømmehud er opstået uafhængigt af hinanden flere gange i historien,« siger Jon Fjeldså.

Spørgsmålet er så svært at løse på grund af fuglelinjernes eksplosive udvikling.

For 65 millioner år siden slog en gigantisk asteroide ned i Mexico og skabte global massedød. Den udryddede alle de store dinosaurer, men den ryddede også kloden, så nye dyreklasser kunne blomstre og tage over.

Repræsentanter for fuglene og pattedyrene overlevede, og mens pattedyrene erobrede landjorden, indtog fuglene luftrummet og spredtes hurtigt ud over hele kloden, hvor de specialiserede sig til alle de nu øde nicher.

Fra ganske få fugle sprang nye arter frem i et evolutionært 'Big Bang'.

»For fuglene var det nærmest som et knips med fingeren, mens pattedyrene var lidt længere tid om det‚« siger Carsten Rahbek.

Når nye arter udvikles over hundrede tusinder eller millioner af år, er det én ting, men fuglenes eksplosive artsdannelse har gjort det umuligt med de traditionelle metoder at finde ud af, hvad der skete, hvilke arter der kom først, og hvordan stamtræet blev dannet.

Genomerne er den ypperste slægtskabsdata, så nu håber forskerne endelig at kunne få styr på stamtræet.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs om Evidensbarometeret, som Videnskab.dk lige har lanceret.