Noen
ganger bringer evolusjonen med seg enorme nyvinninger. Øyet og synssansen blir til. Fugler begynner å
fly. Skapninger begynner å føde levende unger, i stedet for å legge dem fra seg på
bakken som egg.
Forskerne kaller det nøkkelinnovasjoner, sentrale oppfinnelser i artenes utvikling som gir organismene helt nye muligheter til å leve og formere seg. Men hvordan oppstår slike nyvinninger?
– Problemet med å studere de underliggende genetiske mekanismene bak slike store endringer er at de ligger så veldig langt tilbake i tid. Jo mer tid som har gått, jo vanskeligere er det, sier forsker Anja Westram ved Nord universitets Fakultet for biovitenskap og akvakultur.
Anja Westram er forsker ved Nord universitets Fakultet for biovitenskap og akvakultur.(Foto: Joost Raeymaekers)
Dusinvis
av mutasjoner
Men på
svabergene i fjæra lever et lite dyr som har gitt forskerne muligheten til å studere
slike dramatiske genetiske endringer. Om ikke i sanntid, så i hvert fall i
relativt kort tid etter at de har oppstått.
Den lille
sneglen Littorina saxatilis, kalt steinsnegl på norsk, ser nøyaktig
likedan ut som sin nære slektning Littorina arcana. Sistnevnte
formerer seg på den vanlige sneglemåten ved å legge egg, mens føder steinsneglen
fiks ferdige sneglebarn.
Nylig
kunne Westram og hennes forskerkolleger vise hvordan overgangen fra å legge egg
til å føde levende unger hos disse sneglene, mest sannsynlig ble utviklet i
løpet av de siste 100.000 årene. Resultatene ble nylig publisert i det vitenskapelige tidsskriftet Science.
– Et
av de store spørsmålene er om slike endringer oppstår på grunn av én enkelt,
avgjørende mutasjon eller om det er en serie av mutasjoner. Vi fant at det var
snakk om dusinvis av mutasjoner innenfor femti ulike små regioner, såkalte genom-vinduer.
Disse var spredt ut over hele genomet til sneglen, forteller Westram.
Et genom
er den totale mengden arvemateriale som organismen bærer på. Alt DNAet i
cellene, fra A til Å. Det er med andre ord ikke ett enkelt gen som fører til
skiftet fra egglegging til levendefødte unger. I hvert fall ikke hos disse
sneglene.
Egg
gir begrensninger
De
muterte genene ligger heller ikke samlet i en slags føde-levende-unger-seksjon i DNAet.
– I
stedet er det fordelt over en rekke ulike gener som antagelig koder for ganske
forskjellige ting, sier Westram.
– Man skulle tro genene var samlet i en bestemt region av DNA-et?
– Ja,
nettopp. Det er derfor mange forskere finner disse funnene interessante. Vi har teorier om hvordan slike store endringer skjer. At det er én stor, heldig
mutasjon som endrer en bestemt egenskap. I noen tilfeller kan det nok skje, men
vi fant at det var mange. Spredt ut over det hele.
Resultatet
av skiftet fra egg til levendefødte unger kan forskerne observere i fjæra. Mens
den eggleggende L. arcana stort sett må oppholde seg i områder der
eggene kan legges i fuktige sprekker og kroker, kan L. saxatilis breie
seg utover større leveområder.
– Det
er to helt forskjellige måter å reprodusere seg på. Egg må legges der de kan
overleve. Disse eggene er ikke som kyllingegg med hardt skall. De er geléaktige
klumper som lett kan tørke ut. De trenger masse vann i miljøet. Om du ikke
legger egg, kan du bære ungene inni deg til de er store nok til å overleve i
tørrere områder.
Snegler av slekten Littorina er vanlige langs kysten av Europa, Storbritannia og på USAs østkyst.(Foto: Daria Shipilina)
Kjenner
igjen artsfrender
Forskerne
antar at de to sneglene har vært adskilte arter i bare 100.000-200.000 år. Det er bare måten å føde ungene på som skiller dem. At de faktisk er to forskjellige arter,
vet vi ut fra de genetiske forskjellene vi ser når man studerer DNA-et.
Annonse
– De
lever side om side, men de blander seg ikke med hverandre. De møtes, og det
hender de parer seg med hverandre. Men de får ikke unger med hverandre, sier
Westram.
– Hvordan vet vi det?
– Da
ville vi funnet hybrider, krysninger. Men det er gjort store studier av dette,
og vi finner ikke hybrider.
– Så de har kanskje en slags hemmelig metode for å vite at den de parrer
seg med, er av samme art?
– Ja,
jeg tror faktisk det. En student hos oss har studert dette ved å observere
sneglene. Hun fant at de vanligvis ikke paret seg med den andre arten, så det
må være noe som gjør at de ikke liker hverandre. En slags kaskade av ulike
barrierer. Antagelig passer de ikke sammen genetisk, slik at avkommet ikke blir
født.
De to
artene har ikke bare ulike leveområder i fjæra. Mens L. saxatilis med
sine levendefødte unger er utbredt både i Europa og i USA, finner vi den
eggleggende L. arcana bare langs kysten av Norge og Frankrike og på De
britiske øyer.
Utfordrer
vitenskapens artsdefinisjoner
Overraskende
nok ligner de nordlige variantene av de to artene genetisk mer på hverandre enn
den nordlige og sørlige varianten av L. saxatilis, som regnes som samme
art.
Når forskerne setter de to artene inn i et såkalt fylogenetisk tre, som
skal vise hvordan artene har utviklet seg og slektskapet mellom dem, havner L.
arcana mellom de to geografiske adskilte variantene av L. saxatilis.
– Langs
kysten av Nord-Europa lever de to artene side om side, og vi antar at de i
starten har krysset seg med hverandre. Det kan være derfor de er så like genetisk. Men om du leser mellom linjene i artikkelen vår, vil du se at vi
egentlig ikke er sikre på hva dette skal bety. Jeg tror kanskje det bare viser
at vi ennå ikke helt vet hva som definerer en art, sier Westram
Arbeidet
har i hovedsak vært et samarbeid mellom Institute of Science and Technology i
Østerrike, Göteborgs universitet, Universitetet i Sheffield og Nord universitet. Studien er finansiert av det britiske Natural Environment reseach
council og Norges forskningsråd.
