Ny kunnskap om ape-DNA gir unikt innblikk i evolusjonen

Forskere har sekvensert alle genomene til de forskjellige artene av menneskeaper. Forskjeller i genomene gir et unikt innblikk i evolusjonen.

Publisert
Portretter av sjimpanser og gorillaer viser stor variasjon i utseende blant våre nærmeste nålevende slektninger. (Foto: Ian Bickerstaff)
Portretter av sjimpanser og gorillaer viser stor variasjon i utseende blant våre nærmeste nålevende slektninger. (Foto: Ian Bickerstaff)

Om studien:

I forskningsprosjektet har forskerne sekvensert genomet fra:

9 mennesker, 24 sjimpanser, 13 bonoboer, 27 gorillaer og 10 orangutanger.

De fleste av prøvene er samlet inn gjennom flere år av folk fra Zoologisk Have i København.

Når ble genomene sekvensert?

2001 – mennesket

2006 – sjimpansen

2011 – orangutangen

2012 – gorillaen og bonoboen

Et stort internasjonalt forskningssamarbeid har laget en database med 89 genomer fra gorillaer, sjimpanser, orangutanger, bonoboer og mennesker.

For første gang har forskere nå muligheten for å studere genetiske forskjeller både mellom artene og innenfor hver art.

Det gir et enestående evolusjonært tilbakeblikk i artenes opprinnelse og historie, forteller en av bidragsyterne:

– Vi kan for første gang gå tilbake i tid og se hvordan menneskeapene har utviklet seg, og når de forskjellige artene og underartene har oppstått. Genomene gir oss en ny mulighet for å lære en helt masse om evolusjon, og hva som skal til for å danne en art, forteller førsteamanuensis Thomas Mailund fra BIRC, Aarhus universitet.

Forskningsarbeidet bak databasen er nettopp offentliggjort i det vitenskapelige tidsskriftet Nature.

Variasjon gir forståelse

Databasens største verdi er utvilsomt muligheten for at forskere nå kan studere variasjoner i genomet innenfor hver enkelt art av menneskeapene.

Variasjoner i genomet er små forskjeller i enkelte av DNA-byggeklossene mellom individer. Det er dette som gjør at en gorilla er litt annerledes enn en annen. De fleste variantene er ubetydelige for organismen, og bare et fåtall øker risikoen for genetiske sykdommer.

Variasjonene kjenner man i mennesker, men for de andre menneskeapeartene har variasjonene hittil vært ukjente.

Med kjennskap til variasjonene kan forskere nå begynne å utlede en masse informasjon om våre nærmeste nålevende slektningers fortid.

Mennesket har danset med døden

Forskerne kan blant annet bruke variasjonene til å finne ut når arter eller underarter er oppstått, og om de har blandet gener med andre arter. Det vet man for eksempel at mennesker antagelig har gjort med neandertalere.

Forskerne kan også bruke variasjonene til å finne ut hvor tett arter har vært på å dø ut.

Her har mennesket faktisk danset med døden for ikke så lenge siden.

– Mennesket har en av de minste variasjonene i genomet, når vi ser på tvers av alle menneskeapene. Det er det en årsak til. På et tidspunkt i løpet de siste 100.000 årene har vi vært redusert til ganske få individer, med tilsvarende liten variasjon i genomene. De få individene har gitt opphav til alle klodens syv milliarder mennesker i dag, og derfor er det fremdeles bare liten genetisk variasjon blant oss.

– De andre menneskeapene har ikke vært redusert til ganske få individer på samme måte, og derfor er det også en større genetisk variasjon blant dem. Det har imidlertid ingen praktisk betydning for mennesker at variasjonen i genomet vårt er så liten, forklarer Thomas Mailund.

Orangutangen er et mysterium

Noen av underartene har imidlertid overraskende stor variasjon.

Orangutangene på Sumatra har også vært utsatt for en katastrofal hendelse som reduserte antallet dramatisk. Men på mystisk vis kan det ikke sees i genomet deres, viser den nye databasen.

For 73.000 år siden eksploderte vulkanen Toba og tok praktisk talt hele Sumatra med seg.

Bestanden av orangutanger må nødvendigvis ha blitt kraftig redusert på grunn av eksplosjonen og den etterfølgende årelange mangelen på mat i et askegrått landskap.

Likevel har orangutangene en stor variasjon i genene.

– Forklaringen kan være at bestanden har fått tilført genetisk variasjon fra andre områder, siden Indonesia var landfast med resten av Asia under den siste istiden. Det er slike interessante ting vi oppdager når vi ser i den nye databasen, sier Thomas Mailund.

Evolusjon «in progress»

Databasen vil også danne grunnlaget for en lang rekke forskningsprosjekter som gir større forståelse av menneskeapenes fortid og nåtid.

Thomas Mailund skal bruke databasen til å få oppklart noen evolusjonære spørsmål om artsdannelse.

– Vi får et øyeblikksbilde av artdannelse, mens det skjer. Artene og underartene er skilt av alt fra 10.000 år for noen av sjimpanseunderartene til 14 millioner år for orangutangene og mennesket. Vi har det samlede bildet av alle sammen, hvor noen arter og underarter er glidd lenger fra hverandre enn andre. Vi kan se det i genomene og variasjonen i genomene.

– Dette bildet kan vi bruke til å lære mer om evolusjonen: Må man isoleres totalt for å danne en ny art, eller kan man utveksle gener med andre arter mens det skjer? Vi kan for eksempel se at noen underarter av sjimpanser fremdeles utveksler gener, mens den vestafrikanske sjimpansen nesten er sin egen art nå.

– Vi kan også finne ut hvordan klimatiske eller geografiske endringer spiller inn på artsdannelsen, som for eksempel da menneskeaper ble fanget på hver sin side av Kongoelva og ble til henholdsvis sjimpansene og bonoboene. En database over menneskeapenes genomer kan hjelpe oss til å forstå disse tingene, sier Mailund.

Kan brukes i zoologisk hage

Den nye kunnskapen kan også brukes til å forbedre avlsprogrammer i zoologiske hager.

Tidligere har avlsprogrammer vært forvaltet på artsnivå, siden zoologiske hager ikke har kunnet skille for eksempel de fire sjimpanseunderartene. Men det er ønskelig å sikre eksistensen av disse underartene. Det er mulig med den nye kunnskapen om genomene.

– Ved sekvensering har vi kartlagt hvordan den genetiske diversiteten ser ut i naturen, og vi kan se hvor forskjellige underartene er. Denne her studien legger grunnsteinene til at vi kan se hvor mange forskjeller det er i underartene. Det kan vi sammenligne genetisk med dem vi har i fangenskap og sette opp avlsprogrammer som kan bevare og videreføre underartene, forteller Christina Hvilsom, som er genetiker ved Københavns Zoologiske Have. Hun er en av forskerne som står bak den nye studien.

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.