Naturlig seleksjon kan skje lynraskt
For 150 år siden beskrev Charles Darwin i sitt verk Om artenes opprinnelse hvordan alle levende organismer var beslektet en gang i tiden. Han forklarte også hvordan nye arter kunne dannes, nemlig ved naturlig seleksjon.
Når vi betrakter livet rundt oss, er det innlysende at artene er tilpasset miljøet. Og i verket Om artenes opprinnelse viste Charles Darwin (1809–1882) hvordan alle verdens forhold, fra dyr og planters utbredelsesmønstre via utdødde arter til utviklingen av underlige atferdsformer, kan forklares ved én enkelt mekanisme – naturlig seleksjon. Nå har forskerne samlet en katalog med eksempler på hvor raskt virkningen av naturlig seleksjon faktisk kan ses. I flere tilfeller kan de forklare hva som er skjedd helt nede på gennivå.
Hannene mistet fargene
Et eksempel er guppyen – en liten fisk som lever i vannløp i Sør- og Mellom-Amerika. Hannene har som regel store haler og sterke farger – noe som har gjort dem til noen av de mest populære akvariefiskene – men det er ikke alle steder at hannene er like prangende. I noen vannløp i Trinidad er hannene ikke særlig iøynefallende. Og forskerne har funnet ut at det som regel er i vannløp der det er mange rovfisker. Det kan se ut som om det ikke er så lurt med sterke farger som det er lett å få øye på for rovfisker, og at det er bedre å gå i ett med bakgrunnen.
For å teste ut om hypotesen virkelig stemte, fanget forskerne noen rovfisker og slapp dem løs i vannløp der hannene var spesielt fargesprakende. Og helt i tråd med hypotesen mistet hannene de sterke fargene etter noen generasjoner. De fargesprakende hannene ble nemlig spist, mens de ”kjedeligere” individene satte sitt preg på senere generasjoner.
Ny fiende gjorde hannene stumme
Vi vet ikke nøyaktig hvilke genetiske forandringer som skjedde med guppyene fra forsøkene i Trinidad. Men det er mye som tyder på at det skjedde endringer i sammensetningen av en rekke gener. I andre tilfeller kan naturlig seleksjon føre til raske og overraskende resultater ved å arbeide med ett enkelt gen.
Stillehavssirissen kom til Hawaii-øygruppen i slutten av 1800-tallet. Der kunne arten spre seg fritt helt til øyene fikk en annen innflytter, fluen Ormia ochracea. Denne fluen legger egg i syngende sirisshanner, som den finner med sin uhyre skarpe hørsel. Larvene spiser seg deretter gjennom verten før de forpupper seg. Fluen kommer opprinnelig fra USA og Mexico, men der var det helt andre sirisser den la eggene sine i. På Hawaii møtte den en vertssiriss som aldri hadde levd sammen med en flue som Ormia, og derfor ikke hadde noen forsvarsmekanismer mot den.
I 1991 begynte forskere å følge sirissen på øya Kauai, der bestanden minket raskt i takt med at stadig flere hanner ble angrepet av fluen. I 2001 hørte forskerne bare én syngende siriss – øya var blitt så godt som taus. Når de ikke synger, er det vanskelig å finne sirissene både for mennesker og fluer, men i 2003 oppdaget forskerne at det på ny var mange sirisser på Kauai – de var bare blitt stumme.
Sirisshanner synger ved å gni en kam på den ene forvingen mot noen tenner på den andre forvingen. Men sirissene på Kauai hadde mistet kammen, og selv om de kanskje gjerne ville synge, kunne de ikke det lenger. Til gjengjeld kunne heller ikke fluen lenger finne sine ofre, og de stumme hannene unngikk dermed en sørgelig skjebne, mens de syngende hannene sang med livet som innsats. I løpet av kanskje bare 20 generasjoner var de aller fleste av hannene på øya blitt stumme, selv om det fortsatt var noe få som sang, for de var fremdeles de mest attraktive for hunnene.
Da forskerne så nærmere på de stumme hannene, fant de ut at én enkelt muta-sjon var grunnen til at de ikke utviklet en kam på forvingen. Mutasjonen satt til og med på kjønnskromosomet.
Menneskets gener muterer
Den menneskelige arvemassen, kalt genomet, inneholder 20 000 – 25 000 gener. Selv om forskerne har relativt god oversikt over hvor de enkelte genene og andre koder er plassert på kromosomenes DNA, er det bare et fåtall man kjenner funksjonen til. Likevel kan man påvise at mange av dem er under sterk seleksjon hos nåtidsmennesket.
Hos stillehavssirissen fantes det minst to forskjellige utgaver at det genet som gjorde hannene stumme: den normale utgaven og den nye mutanten. Slik er det nesten alltid når man ser nærmere på de enkelte genene. Hvert gen finnes som regel i flere varianter som avviker bare litt fra hverandre. Tar man for eksempel 1000 personer, kan det vise seg at ett gen finnes i fem forskjellige utgaver: noen vanlige, andre sjeldne. Hver person har maksimalt to forskjellige utgaver av det samme genet, en fra far og en fra mor, og i mange tilfeller har man to like utgaver. Hvis det ikke fantes noen seleksjon, ville de forskjellige utgavene av hvert gen vært tilfeldig fordelt.
De senere årene har man sammenlignet DNA fra mange personer fra forskjellige deler av verden. Det over-raskende resultatet er at sammensetningen av genvarianter overhodet ikke er tilfeldig. Noen varianter av forskjellige gener finner man mye oftere sammen enn man skulle ha trodd. Det kan se ut som om de nedarves sammen. Den eneste mulige forklaringen er at en del av genomet er under seleksjon.
Genomforandringene er kolossale
Noen varianter av genene er tydeligvis en fordel for eierne. Vi vet som regel ikke hva slags, men det kan for eksempel være økt resistens. Variantene som gjør sine bærere bedre egnet, vil spre seg raskt til mange etterkommere, og underveis vil de trekke noen av de andre variantene med seg. Derfor ser det ut til at genene til en viss grad er koblet sammen. Det mest overraskende ved disse undersøkelsene er at det er snakk om kolossale endringer av genomet. Det ser ut til at minst en fire-del av det moderne menneskets genom er under sterk seleksjon: Vi kan med andre ord forvente store evolusjonære forandringer av vår egen art i nær fremtid.
Mange trodde til nå at det moderne mennesket hadde overlevd naturlig seleksjon med blant annet bedrede levevilkår og moderne medisin som redder mange som før ville ha dødd tidlig i livet. Men kanskje er det helt andre ting seleksjonen arbeider med. Kanskje er vi i ferd med å tilpasse oss forskjellige typer næringsmidler, eller vi er kanskje valgt ut etter hvor godt kroppen fungerer sammen med en viss type medisin.
Ironisk nok er kjennskapet til menneskets genom blitt så nyansert at det kan vise seg mye vanskeligere å utrede seleksjonsmekanismene hos oss selv enn hos sirissen på Hawaii.