Naturlig selektion kan ske lynhurtigt
For 150 år siden beskrev Charles Darwin i sit værk, Arternes Oprindelse, hvordan alle klodens levende organismer var beslægtede tilbage i tiden. Han forklarede også, hvordan nye arter kunne dannes, nemlig ved naturlig selektion. Men nu kan forskerne se den naturlige selektion ske – live.
Når man betragter livet omkring os, er det indlysende, at arterne er tilpasset deres miljø. Og i værket Arternes Oprindelse viste Charles Darwin (1809-1882), hvordan alle mulige forhold, fra dyr og planters udbredelsesmønstre over uddøde arter til udviklingen af besynderlige adfærdsformer, kan forklares ved én simpel mekanisme – naturlig selektion.
Nu har forskerne samlet et katalog med eksempler på, hvor hurtigt effekten af naturlig selektion faktisk kan ses. I flere tilfælde kan de forklare, hvad der er sket helt nede på genniveau.
Hannerne mistede deres farver
Et eksempel er guppyen – en lille fisk, der lever i vandløb i Syd- og Mellemamerika. Hannerne har som regel store haler og stærke farver – hvilket har gjort dem til nogle af de mest populære akvariefisk – men det er ikke alle steder, at hannerne er lige prangende.
I visse vandløb i Trinidad er hannerne ikke særligt iøjnefaldende. Og forskerne har fundet ud af, at det som regel er i vandløb, hvor der også er mange rovfisk. Det kunne se ud, som om det her ikke er smart med stærke farver, som let ses af rovfisk, men er bedre at falde i ét med baggrunden.
For at efterprøve hypotesen indfangede forskerne nogle rovfisk og slap dem løs i vandløb, hvor hannerne var særligt farvestrålende. Og ganske som forventet mistede hannerne efter nogle generationer deres stærke farver. De farvestrålende hanner blev nemlig ædt, mens de mere “kedelige” satte deres præg på de kommende generationer.
Ny fjende gjorde hanner stumme
Det er ikke til at sige, hvilke genetiske forandringer der skete med guppyerne fra forsøgene i Trinidad. Men meget tyder på, at der skete ændringer i sammensætningen af en lang række gener. I andre tilfælde kan naturlig selektion føre til hurtige og overraskende resultater ved at arbejde med et enkelt gen.
Stillehavsfårekyllingen kom til Hawaii-øgruppen sidst i 1800-tallet. Her kunne arten sprede sig frit, indtil øerne fik en anden tilflytter, fluen Ormia ochracea. Denne flue lægger æg i syngende fårekyllingehanner, som den finder med sin uhyre nøjagtige høresans.
Larverne æder sig så gennem værten, før de forpupper sig. Fluen kommer oprindeligt fra USA og Mexico, og her var det helt andre fårekyllinger, den lagde æg i. Men på Hawaii mødte den en vært, der aldrig havde levet sammen med en flue som Ormia og derfor ikke havde nogen forsvarsmekanismer mod den.
I 1991 begyndte forskere at følge fårekyllingen på øen Kauai, hvor bestanden hurtigt blev mindre, i takt med at flere og flere hanner blev angrebet af fluen. I 2001 hørte forskerne kun en eneste syngende fårekylling – øen var blevet næsten tavs. Når de ikke synger, er fårekyllingerne svære at finde, både for mennesker og fluer, men i 2003 opdagede forskerne, at der igen var masser af fårekyllinger på Kauai – de var bare blevet stumme.
Fårekyllingehanner synger ved at gnide en kam på den ene forvinge hen over nogle tænder på den anden forvinge. Men fårekyllingerne på Kauai havde mistet kammen, og selv om de måske gerne ville synge, kunne de ikke længere.
Til gengæld kunne fluen så heller ikke finde sine ofre, og de stumme hanner undgik en krank skæbne, mens de syngende hanner satte livet på spil. I løbet af måske bare 20 generationer var langt de fleste af øens hanner blevet stumme, selv om der endnu var få, der sang, da de stadig var mest attraktive for hunnerne.
Da forskerne så nærmere på de stumme hanner, fandt de ud af, at en enkelt mutation var grunden til, at de ikke udviklede en kam på forvingen. Mutationen sad endda på kønskromosomet.
Menneskets gener muterer
Den menneskelige arvemasse, kaldet genomet, rummer 20.000 til 25.000 gener. Selv om forskerne har et relativt godt overblik over, hvor de enkelte gener og andre koder er placeret på kromosomernes dna, er det kun et fåtal, man kender funktionen af. Alligevel kan man påvise, at mange af dem er under stærk selektion hos nutidsmennesket.
Hos stillehavsfårekyllingen fandtes der mindst to forskellige udgaver af det gen, der gjorde hannerne stumme: den normale udgave og den nye mutant. Sådan er det næsten altid, når man ser nærmere på de enkelte gener.
Hvert gen findes som regel i flere varianter, der afviger ganske lidt fra hinanden. Tager man fx 1000 personer, kan det vise sig, at et bestemt gen findes i fem forskellige udgaver: Nogle almindelige, andre sjældne. Hver person har højst to forskellige udgaver af genet, en fra sin far og en fra sin mor, og i mange tilfælde har man to ens udgaver. Hvis der ikke fandtes nogen selektion, ville de forskellige udgaver af hvert gen være tilfældigt fordelt.
De senere år har man sammenlignet dna fra mange personer fra forskellige dele af verden. Det overraskende resultat er, at sammensætningen af genvarianter slet ikke er tilfældig. Nogle varianter af forskellige gener finder man langt oftere sammen, end man skulle forvente. Det kunne se ud, som om de nedarves sammen. Så den eneste mulige forklaring er, at en del af genomet er under selektion.
Ændringer i vores genom er kolossale
Nogle varianter af generne giver tydeligvis deres ejere en fordel. Vi ved som regel ikke hvilken, men det kan fx være øget resistens. De varianter, der gør deres bærere bedre tilpassede, vil sprede sig relativt hurtigt til mange efterkommere, og mens de gør det, vil de trække nogle af de andre varianter med sig. Derfor ser det ud til, at generne til en vis grad er koblet sammen.
Det mest overraskende ved disse undersøgelser er, at der er tale om kolossale ændringer af vores genom. Det ser ud til, at mindst en fjerdedel af det moderne menneskes genom er under stærk selektion: Vi kan med andre ord forvente store evolutionære forandringer af vores egen art i nær fremtid.
Mange troede ellers, at det moderne menneske havde sat sig ud over den naturlige selektion med blandt andet forbedrede leveforhold og moderne medicin, som redder mange, der førhen ville dø tidligt i livet. Men måske er det helt andre ting, selektionen arbejder med. Måske er vi ved at tilpasse os forskellige fødevarer, eller vi er måske udvalgt efter, hvor godt vores kroppe fungere sammen med forskellige typer medicin.
Ironisk nok er vores kendskab til menneskets genom så nuanceret, at det kan blive langt sværere at udrede selektionsmekanismerne hos os selv end hos fårekyllingen på Hawaii.