The Icelandic biology conference 2019

Arnar Pálsson, 22/01/2020

Late last year the lab took part in the Icelandic biology conference. The conference is biannual, and the largest aggregation of biological researchers in Iceland.

Our lab contributed several works to the meeting, and Im very proud of the students for their contributions.

Here is a list of the projects that they presented:

Can you save a mutant? Expressional rescue of 3 major wing defects in Drosophila melanogaster Baldur Kristjánsson, Dagný Á. Rúnarsdóttir, Sudarshan Chari, Ian Dworkin, Arnar Pálsson

Waddingtons landscapes explored: Expression changes associated with genetic assimilation of crossveinless phenotypes Dagný Ásta Rúnarsdóttir, Baldur Kristjánsson, Sarah Marzec, Ian Dworkin, Arnar Pálsson

Study of the genetic and developmental basis of phenotypic differences between sympatric Arctic charr (Salvelinus alpinus) morphs Nahal Eskafi, Alexander Guðjónsson, Sylvain Moinard, Lea J. Plesec, Sigurður S. Snorrason, Zophonias O. Jonsson, Arnar Palsson, Sigríður Rut Franzdóttir

Differential expression of transcription factors between Arctic charr morphsLea Jerman Plesec, Alexander Guðjónsson, Sébastien Matlosz, Jóhannes Guðbrandsson, Arnar Pálsson, Sigríður Rut Franzdóttir, Zophonías O. Jónsson

Videos from conference of Bioethics of clinical innovation and unproven methods, Copenhagen, 9 April 2019

Arnar Pálsson, 13/11/2019

Bioethics of clinical innovation and unproven methods, Copenhagen, 9 April 2019

Conference organized by the Nordic Committee on Bioethics in collaboration with Centre for Legal Studies in Welfare and Market at the University of Copenhagen. The central questions were:

How are clinical innovations and unproven methods developed and introduced in western Nordic health-care systems?

What is the legal and regulatory environment concerning unproven methods in medicine?

What ethical principles should guide work on emerging treatments and experimentation in hospitals?

These are questions that were addressed in the NCBio-conference in Copenhagen.

You can read more about the conference here.

I had the great privilege of organizing this event with my colleagues in the Nordic Committee on Bioethics, in collaboration with the Centre for Legal Studies in Welfare and Market at the University of Copenhagen.
Venue: Alf Ross auditorium (room 9A-3-01), Faculty of Law, University of Copenhagen, Karen Blixens Plads 16, 2300 Copenhagen S.
Background: Clinical innovation involves development of new techinques, methods, treatments and diagnostics for detecting, alleviating and curing diseases. By nature novel clinical methods and treatments are unproven when first developed. Through the centuries, medicine has advanced by trials and errors of physicians and researchers experimenting with treatments and methods. The failure of certain methods are inseparable from success of others, because a priori it is hard to know what works and what not. The scientific method is the preferred approach to develop cures and treatments, but many current medical practices were not developed by strict scientific testing or trials. Healthcare professionals may try unproven methods, for instance as a last resort in attempt to safe a life. Such unproven methods for clinics and health care, occur at the intersect of basic research and standard health-care and raise number of bioethical issues. Those include the following issues. Do patients have sufficient and equal access to the experimental methods? Are patients protected from harm when unproven methods are tested? Who should make decisions about when to experiment with a treatment? How can society and the health care system best simultaneously promote clinical innovation and protect patients?

The conference is open to all interested, including medical doctors, clinical researchers, health committees in parliments, civil servants and hospital administrators.

(Icelandic) Geta vísindin sagt mér hversu mikill neanderdalsmaður ég er?

Arnar Pálsson, 25/09/2019

Sorry, this entry is only available in Icelandic.

(Icelandic) Ný grein um bleikjuafbrigðin í Þingvallavatni

Arnar Pálsson, 24/09/2019

Icelandic press about the paper on differentiation between the sympatric morphs in Lake Thingvallavatn.

Extensive genetic differentiation between recently evolved sympatric Arctic charr morphs

Arnar Pálsson, 15/07/2019
Now published (12. sept. 2019) in Ecology and Evolution - Extensive genetic differentiation between recently evolved sympatric Arctic charr morphs
Jóhannes Guðbrandsson, Kalina H. Kapralova, Sigríður R. Franzdóttir, Þóra Margrét Bergsveinsdóttir, Völundur Hafstað, Zophonías O. Jónsson, Sigurður S. Snorrason, Arnar Pálsson
The availability of diverse ecological niches can promote adaptation of trophic specializations and related traits, as has been repeatedly observed in evolutionary radiations of freshwater fish. The role of genetics, environment and history in ecologically driven divergence and adaptation, can be studied on adaptive radiations or populations showing ecological polymorphism. Salmonids, especially the Salvelinus genus, are renowned for both phenotypic diversity and polymorphism. Arctic charr (Salvelinus alpinus) invaded Icelandic streams during the glacial retreat (about 10,000 years ago) and exhibits many instances of sympatric polymorphism. Particularly well studied are the four morphs in Lake Þingvallavatn in Iceland. The small benthic (SB), large benthic (LB), planktivorous (PL) and piscivorous (PI) charr differ in many regards, including size, form and life history traits. To investigate relatedness and genomic differentiation between morphs we identified variable sites from RNA-sequencing data from three of those morphs, and verified 22 variants in population samples. The data reveal genetic differences between the morphs, with the two benthic morphs being more similar and the PL-charr more genetically different. The markers with high differentiation map to all linkage groups, suggesting ancient and pervasive genetic separation of these three morphs. Furthermore, GO analyses suggest differences in collagen metabolism, odontogenesis and sensory systems between PL-charr and the benthic morphs. Genotyping in population samples from all four morphs confirms the genetic separation and indicates that the PI-charr are less genetically distinct than the other three morphs. The genetic separation of the other three morphs indicates certain degree of reproductive isolation. The extent of gene flow between the morphs and the nature of reproductive barriers between them remain to be elucidated.
Figure 2.

Talks and posters at Evolution and core processes in gene expression

Arnar Pálsson, 23/05/2019

Baldur and I attended a meeting on evolution of gene expression arranged by David Arnosti, Shinhan Shiu and colleagues.

Evolution and Core Processes in Gene Expression
May 9–12, 2019
East Lansing, Mich.

Baldur and I ended up pooling our talks into one, as he only got a flash talk and presented a poster.

Thus we presented the data from the transcriptome analyses of Ian Dworkin and Sudarshan Charis wing defect compensation experiment.

BioRxiv preprint: Compensatory evolution via cryptic genetic variation: Distinct trajectories to phenotypic and fitness recovery. Sudarshan Chari, Christian Marier, Cody Porter, Emmalee Northrop, Alexandra Belinky, Ian Dworkin.

The titles of the abstracts Baldur and I submitted were Transcriptome changes after compensatory selection suppressed the phenotypic effects of two antagonizing developmental genes and Overcoming deleterious mutations at transcript level: Full length transcript expression in vg1 mutant flies restored by compensatory selection.

We are still working on the manuscripts.

The figure below is an example from the analyses of net and rhomboid compensatory evolution.

 

Genatjáning í snemmþroskun og erfðabreytileiki bleikjuafbrigðanna í Þingvallavatni

Arnar Pálsson, 22/04/2019

Það er með töluverðu stolti sem ég fleyti hér áfram tilkynningu um doktorsvarnar erindi Jóhannesar. Það verður kátt í Öskjunni föstudaginn 26 apríl, 2019.
Erindið verður kl. 14:00 í stofu 132.

Doktorsefni: Jóhannes Guðbrandsson

Heiti ritgerðar: Genatjáning í snemmþroskun og erfðabreytileiki bleikjuafbrigðanna í Þingvallavatni

http://luvs.hi.is/vidburdir/genatjaning_i_snemmthroskun_og_erfdabreytileiki_bleikjuafbrigdanna_i_thingvallavatni

Ágrip

Fjögur afbrigði bleikju (Salvelinus alpinus) finnast í Þingvallavatni. Afbrigðin eru talin hafa þróast innan vatnsins frá lokum síðustu ísaldar og eru ólík hvað varðar m.a. stærð, útlit, lífsferla og fæðuöflun. Meginmarkmið verkefnisins var að auka skilning á hvaða sameinda- og þroskunarferlar liggja að baki mismunandi svipgerð afbrigðanna og meta erfðafræðilega aðgreiningu þeirra á milli. Könnuð var genatjáning í snemmþroskun í leit að mismunandi tjáðum genum sem gætu þannig bent á hvaða ferlar móta þroskun ólíkra svipgerða. Erfðabreytileiki meðal afbrigðanna var metinn og athugað hvort að erfðaset með mikinn mun í tíðni samsæta, meðal afbrigða, fyndust í genum með svipuð líffræðileg hlutverk og/eða væru bundin við ákveðna staði innan erfðamengisins. Tvenns konar aðferðarfræði var beitt, í fyrsta lagi að kanna áhugaverð gen með sértækum aðferðum og í öðru lagi að rannsaka allt umritunarmengið (með RNA-raðgreiningu). Niðurstöðurnar afhjúpa ólíka genatjáningu og erfðamun milli afbrigðanna. Munur í tjáningu finnst á genum í mörgum líffræðilegum ferlum sem bendir til töluverðar aðgreiningar afbrigðanna og að mögulega hafi mörg gen verið undir náttúrulegu vali. RNA-niðurbrot í sýnum, líklega vegna tæknilegra vandkvæða í meðhöndlun þeirra, hækkaði flækjustig greininga á RNA-raðgreiningargögnum. Greining umritunarmengisins var engu að síður gagnleg þar sem tjáningarmunur fannst í genum sem tengjast myndun utanfrumugrindar og beinmyndun. Gögnin sýna mikinn mun í tíðni samsæta meðal afbrigða og var mikinn mun að finna víða í erfðamenginu. Það getur bent til æxlunarlegrar einangrunar afbrigðanna og/eða náttúrulegs vals á mörgum litningasvæðum. Mikill erfðamunur fannst til dæmis í genum tengdum ónæmiskerfinu með sértækum aðferðum og aðgreinandi erfðabreytileiki í genum tengdum kollagen-efnaskiptum og umhverfisskynjum (sjón, heyrn) var áberandi í umritunarmenginu. Genatjáningarmunur í fóstrum og skýr munur í erfðasamsetningu afbrigðanna bendir til að þau séu komin áleiðis inn á “veg tegundamyndunar”.

Jóhannes fæddist árið 1985 og ólst upp á Staðarhrauni á Mýrum. Hann lauk BS prófi í líffræði frá Háskóla Íslands árið 2008 og BS prófi í stærðfræði frá sama skóla árið 2010. Jóhannes hóf doktorsnám í lífræði haustið 2009. Frá árinu 2012 hefur hann verið hlutastarfi hjá Veiðimálastofnun, sem varð að Hafrannsóknastofnun árið 2016, þar sem hann stundar rannsóknir á laxfiskum. Hann sinnti einnig aðstoðarkennslu í ýmsum líffræðigreinum í Háskólanum meðfram námi.

Andmælendur:
Dr. Kathryn Elmer, dósent við stofnun líffræðilegs fjölbreytileika, dýraheilsu og samanburðar-læknisfræði við háskólann í Glasgow.
Dr. Jón H. Hallson, dósent við auðlinda- og umhverfisdeild Landbúnaðarháskóla Íslands.

Leiðbeinandi: Dr. Arnar Pálsson, prófessor við Líf- og umhverfisvísindadeild Háskóla Íslands.

Einnig í doktorsnefnd:
Dr. Zophonías O. Jónsson, prófessor við Líf- og umhverfisvísindadeild Háskóla Íslands.
Dr. Sigurður S. Snorrason, prófessor við Líf- og umhverfisvísindadeild Háskóla Íslands.
Dr. Einar Árnason, prófessor við Líf- og umhverfisvísindadeild Háskóla Íslands.
Dr. Páll Melsted, prófessor við Iðnaðarverkfræði-, vélaverkfræði- og tölvunarfræðideild Háskóla Íslands.

Doktorsvörn stýrir: Dr. Snæbjörn Pálsson, prófessor og varadeildarforseti Líf- og umhverfisvísindadeildar Háskóla Íslands.

Sjá viðburð á facebook

Útdauði tegunda og blinda okkar á hægar breytingar

Arnar Pálsson, 11/03/2019

Útdauði dýra er raunverulegt vandamál og hann getur haft alvarlegar afleiðingar.

Ástæður útdauða eru margvíslegar, ofveiðar, eyðing búsvæða, landnýting, mengun frá t.d. landbúnaði og iðnaði, og vitanlega loftslagsbreytingar.

Í fyrri viku bárust tíðindi af því að fyrsta spendýrið hafi dáið út augljóslega af völdum loftslagsbreytinga.

Tegund sem kallaðist Bramble Cay melomys, var mús sem bjó á lítilli Ástralskri eyju. Hún lifði á litlu rifi milli Ástralíu og Papúa nýju gíneu.

Hækkandi sjávarstaða vegna loftslagbreytinga eyddi búsvæðum á eyjunni. Vitað var um afdrif hennar, vegna þess að hún hafði verið rannsökuð og bjó á lítilli eyju (og vegna þess að hún var sæt mús). Fyrir hverja eina slíka tegund sem við missum, er hætt við að við missum tugi, hundruði, þúsundir annara, ekki jafn vel þekktra eða minna heillandi, vegna loftslagsbreytinga.

Endurfundur skjaldbökunnar

Á svipuðum tíma bárust fréttir af því að skjaldbaka sem talin var útdauð fannst aftur. Skjaldbakan Chelonoidis phantasticus (Kelenædis fantastíkus með íslenskri latínu), býr á Fernandina eyjunni í Galápagoseyjaklasanum. Síðast sást til tegundarinnar fyrir 110 árum, og talið var að hún væri útdauð í kjölfar eldgos. En náttúrufræðingar höfðu fundið margvíslegar vísbendingar um tilvist skjaldböku á eyjunni, m.a. grunsamlegan saur. Með samstilltu stórátaki fannst ein skjaldbaka tegundarinnar. Ljóst er að þó eitt eintak hafi fundist og tegundin ekki formlega útdauð, eru ekki margir einstaklingar eftir.

Blessunarlega eru ennþá óspillt svæði á jörðinni, m.a. á Galapagos eyjum, með stóra þjóðgarða þar sem dýr og aðrar lífverur hafa athvarf. Þau athvörf eru samt of fá, lítil og fer fækkandi.

Hrun skordýra

Nokkrar nýlegar rannsóknir hafa afhjúpað hnignun stofna skordýra. Rannsóknir á skordýrum eru mun erfiðari en á stærri dýrum og gögnin sem fyrir liggja gloppóttari. Samt er augljóst að stofnar skordýra hafa látið á sjá, eins og þekkist e.t.v. best á ástandi býflugnastofna í Evrópu og norður Ameríku. Fréttir um skordýrahrunið voru kannski aðeins of dramatískar, en þær vörpuðu a.m.k. ljósi á vanræktan risa. Skordýr eru ákaflega mikilvæg, í vistkerfum og fyrir landbúnað, en veruleikinn er sá að við þekkjum þau fáranlega illa. Skordýr tilheyra liðdýrum, sem eru 80% af öllum þekktum tegundum dýra. Til að mynda hefur um 900.000 skordýrategundum verið lýst. Talið er að heildarfjöldi tegunda skordýra sé eitthvað í kringum 30 milljónir. Til samanburðar eru bara þekktar um 6500 spendyrategundir. Ólíklegt er að margar tegundir spendýra séu ófundnar.

Spurt var, getur erfðafræðin hjálpað okkur við að bjarga tegundum frá útdauða?

Þrennt hefur verið nefnt. Notkun erfðagreiningar til að skilja fjölbreytileika tegunda og stofna, notun erfðaupplýsinga til að stýra æxlunum tegunda í útrýmingarhættu (til að forðast innæxlun eins og í dýragörðum), eða nota sameindaerfðafræði og frumulíffræði til að klóna tegundir eða erfðabreyta núlifandi tegundum þannig að þær líkist útdauðum (t.d. fíl í loðfíl).

Fyrri nálganirnar tvær er auðveldar í framkvæmd og mikið notaðar, hin síðastnefnda er nær því að vera vísindaskáldskapur en veruleiki. Erfðatæknin mun ekki gagnast, þrátt fyrir yfirlýsingar sumra vísindamanna, til að bjarga tegundum frá í útrýmingarhættu. Sannarlega hafa nokkrar tegundir verið klónaðar, svo sem kindur, kýr og skyldar tegundir, en einnig nokkrar aðrar. Heilmikið og kostnaðarsamt þróunarstarf er nauðsynlegt til að geta klónað einstaklinga ákveðinnar tegundar. Þannig að fyrir hverja eina tegund sem við myndum vilja klóna og bjarga á þann hátt yrðum við að leggja í mikinn startkostnað. Og alls er óvíst að klónunin heppnis. Ekki hefur tekist að klóna öll dýr sem reynt hefur verið. Dollý var t.d. afurð tilraunar 277, með klónun á kindum.

Ekki er verjandi að eyða meiri fjármunum í að búa til einn klónaðan nashyrning - en þyrfti til að halda uppi og vernda mörgþúsund ferkílómetra þjóðgarði í langan tíma.

Mikilvægust eru orsakir þess að dýr og aðrar lífverur eru í útrýmingarhættu, þ.e. gjörðir mannana. Eyðing búsvæða vegur þar mest. Ef við klónum fullt af dýrum, en setjum þau síðan í agnarsmáa þjóðgarða eða læsum inni í dýragarði, þá höfum við ekki bjargað málunum. Við höfum í besta falli afvegaleitt sjálf okkur, og frestað því að takast á við rót vandans.

Okkar mesti galli - blinda á hægar breytingar

Við manneskjurnar erum léleg í því að mæla hægfara breytingar, á náttúrunni og öðrum hlutum. Enska hugtakið sem lýsir þessum galla okkar er Shifting baseline syndrome, sem þýða mætti sem viðmiðið hreyfist heilkennið.

Frægt dæmi er af sportveiðum. Hvert einasta ár er haldin sportveiði, og einhver fiskur er stærstur og fólki finnst hann risatór. En ef bornir eru saman stærstu fiskana yfir langt tímabil, t.d. frá 1910 til 2010, sést að þeir fara sífellt minnkandi. Fólk skynjar þetta ekki, því viðmiðið færist á hverju ári.

Það sama á við um allt mat okkar á ástandi náttúrunnar (og mögulega þáttum í samfélaginu). Í Evrópu og Ameríku hefur skordýrum fækkað vegna eyðingu búsvæða, ræktarland kemur í stað villtrar náttúru, og húsahverfi í stað akra, með þeim afleiðingum að yfir ár og áratugi fækkar skordýrunum.

Þetta birtist um alla jörð, í mörgum þáttum umhverfis, og orsakirnar eru yfirleitt mennskar. Breytingar eru á loftslagi, vegna þess að við keyrum bíla, kaupum drasl og fljúgum til útlanda oft á ári! Ef við viljum bjarga sjálfum okkur, börnum okkar og lífinu á jörðinni í leiðinni, þá þurfum við að breyta hegðan okkar. Og þrýsta á stjórnvöld að taka til aðgerða. Við eigum ekki að mótmæla þegar grænir skattar eru settir á eldsneyti til að auðveld orkuskipt, eða flugfargjöld hækka til að draga úr loftslagsbreytingum! Hugsa um langtímahag ekki skammtímavellíðan.

Pistillinn var ritaður eftir samræður við Morgunútvarpsfólk á Rás 2 þann 22. febrúar 2019 (Útrýmingarhætta) og birtist fyrst á apalsson.blog.is (Útdauði tegunda og blinda okkar á hægar breytingar)

Ítarefni:

. CNN 21. febrúar 2019. Australian mammal becomes first to go extinct due to climate change. https://edition.cnn.com/2019/02/20/australia/mammal-climate-change-extinction-intl-trnd/index.html

Giant tortoise believed extinct for 100 years found in Galápagos – The guardian 21. feb 2019.

Smithsonian, fjöldi skordýra.

Ed Young 19. feb. 2019. The atlantic Is the Insect Apocalypse Really Upon Us?

By Brooke Jarvis, 27. nóv. 2018 The Insect Apocalypse Is Here.

Bioethics of clinical innovation and unproven methods Copenhagen, 9 April 2019

Arnar Pálsson, 07/02/2019
Conference organized by the Nordic Committee on Bioethics in collaboration with Centre for Legal Studies in Welfare and Market at the University of Copenhagen , in Copenhagen, 9 April 2019, 09:00 - 17:00.

How are clinical innovations and unproven methods developed and introduced in western Nordic health-care systems?

What is the legal and regulatory environment concerning unproven methods in medicine?

What ethical principles should guide work on emerging treatments and experimentation in hospitals?

These are questions that will be adressed in the upcoming NCBio-conference in Copenhagen.

You can read more about the upcoming conference here.

Sign up here

I had the great privilege of organizing this event with my colleagues in the Nordic Committee on Bioethics, in collaboration with the Centre for Legal Studies in Welfare and Market at the University of Copenhagen.
Venue: Alf Ross auditorium (room 9A-3-01), Faculty of Law, University of Copenhagen, Karen Blixens Plads 16, 2300 Copenhagen S.Register here

Background: Clinical innovation involves development of new techinques, methods, treatments and diagnostics for detecting, alleviating and curing diseases. By nature novel clinical methods and treatments are unproven when first developed. Through the centuries, medicine has advanced by trials and errors of physicians and researchers experimenting with treatments and methods. The failure of certain methods are inseparable from success of others, because a priori it is hard to know what works and what not. The scientific method is the preferred approach to develop cures and treatments, but many current medical practices were not developed by strict scientific testing or trials. Healthcare professionals may try unproven methods, for instance as a last resort in attempt to safe a life. Such unproven methods for clinics and health care, occur at the intersect of basic research and standard health-care and raise number of bioethical issues. Those include the following issues. Do patients have sufficient and equal access to the experimental methods? Are patients protected from harm when unproven methods are tested? Who should make decisions about when to experiment with a treatment? How can society and the health care system best simultaneously promote clinical innovation and protect patients?

The conference is open to all interested, including medical doctors, clinical researchers, health committees in parliments, civil servants and hospital administrators.

Extensive genetic divergence between recently evolved sympatric Arctic charr morphs

Arnar Pálsson, 09/12/2018
Jóhannes Guđbrandsson, Kalina H. Kapralova, Sigríđur Rut Franzdóttir, Thóra Margrét Bergsveinsdóttir, Völundur Hafstađ, Zophonías O. Jónsson, Sigurđur S. Snorrason, Arnar Pálsson
The availability of diverse ecological niches can promote adaptation of trophic specializations and related traits, as has been repeatedly observed in evolutionary radiations of freshwater fish. The role of genetics, environment and history in ecologically driven divergence and adaptation, can be studied on adaptive radiations or populations showing ecological polymorphism. Salmonids, especially the Salvelinus genus that includes Arctic charr (Salvelinus alpinus), are renowned for both phenotypic diversity and polymorphism. Arctic charr invaded Icelandic streams during the glacial retreat (about 9,000 to 12,000 years ago) and exhibits many instances of sympatric polymorphism. Particularly well studied are the four morphs in Lake Þingvallavatn in Iceland. The small benthic (SB), large benthic (LB), planktivorous (PL) and piscivorous (PI) charr differ in many regards, including size, form and life history traits. To investigate relatedness and genomic differentiation between morphs we extracted variants from developmental transcriptome data from three of those morphs, and verified 22 variants in population samples. The data reveal genetic differences between the morphs, with the two benthic morphs being more similar and the PL-charr more genetically different. The markers with high differentiation map to all linkage groups, suggesting ancient and pervasive genetic separation of these three morphs. No marker associated fully with morph, suggesting polygenic basis of traits separating them. Furthermore, gene ontology analyses suggest differences in collagen metabolism, odontogenesis and sensory systems between PL-charr and the benthic morphs. Genotyping in population samples from all four morphs confirms the genetic separation and indicates that the PI-charr are less genetically distinct than the other three morphs. The genetic separation of the other three morphs indicates certain degree of reproductive isolation. The extent of gene flow between the morphs and the nature of reproductive barriers between them remain to be elucidated.
One of the preliminary data for the paper, several markers differentiate the four morphs.