I sitt bidrag til boka ”Darwin – Verden ble aldri den samme” som kommer ut på Gyldendal i disse dager, beskriver Hansen utviklingen av evolusjonsteorien siden forrige Darwin-jubileum, i 1959.

I 1959, ved 100 års-jubileet for utgivelsen av On the Origin of Species, var det den såkalte neodarwinismen som var den enerådende tolkningen av evolusjonsteorien.

Neodarwinismen var enkelt sagt en syntese av Darwins evolusjonslære og Mendels arvelære, og fikk sin utforming på 1920- og 1930-tallet.

Mye av det teoretiske rammeverket som ligger til grunn for en moderne utforming av evolusjonsteorien kom da på plass, skriver Hansen.

Han er professor i biologi og tilknyttet Centre for Ecological and Evolutionary Studies ved Universitetet i Oslo.

Utfordret teorien

Likevel har det siden 1959 skjedd store endringer i forståelsen av evolusjonsprosessen, ved at nye forklaringsmodeller har kommet inn.

Kritikere av neodarwinismen mente at man innenfor denne retningen i for stor grad forsøkte å forklare alle biologiske fenomener som optimale tilpasninger drevet av naturlig utvalg.

Utfordringer til den neodarwinistiske syntesen har ifølge Hansen kommet fra mange hold, blant annet gjennom framveksten av molekylærbiologien og gjennom oppdagelsen av den omfattende genetiske variasjonen på molekylærnivå.

Mange av de molekylære variasjonene var vanskelige å tilskrive noen plausibel funksjon.

Den såkalte nøytralteorien framsatt av den japanske forskeren Motoo Kimura og andre på slutten av sekstitallet, er basert på ideen om at mange endringer på molekylært nivå ikke representerer tilpasninger.

Med andre ord et stort område av biologisk evolusjon som ikke kunne forklares av naturlig utvalg alene.

“Molekylær klokke”

Endringer kunne forutsis statistisk og man snakket om ”den molekylære klokke” som gikk mer regelmessig enn forventet innenfor den neodarwinistiske syntesen. Slike forklaringsmåter, med vekt på stokastiske (tilfeldige) endringer ble et viktig tillegg til neodarwinismen.

Forskning etter 1980 tyder imidlertid på at også endringer på molekylært nivå i større grad enn man trodde på 1960- og 1970-tallet kan knyttes til naturlig utvalg.

- Selv om pendelen har svingt litt tilbake mot tilpasninger, så er de stokastiske forklaringsmåtene som nøytralteorien innførte fortsatt grunnleggende i molekylær evolusjon, selv om de nå kompletteres med seleksjon, sier Hansen.

Fra land til hav

En annen problemstilling på siden av den etablerte syntesen var det som kalles historiske forklaringsmodeller. Ett eksempel er svømmetilpasning hos hvaler og seler. Hval og sel stammer som kjent fra arter som levde på land, men som på ett tidspunkt tilpasset seg et liv i havet.

Ut i fra et funksjonelt syn der naturlig utvalg er viktigste kriterium, kan man vise til hvordan luffer hos sel og halefinne hos hval er utviklet fra landdyras for- og baklemmer med ett formål – nemlig å svømme. Funksjon og tilpasning kan imidlertid ikke forklare forskjellene på de to dyregruppene.

- Vi kommer ikke utenom historiske betraktninger om vi vil forklare hvorfor hvaler svømmer med en horisontal halefinne mens seler svømmer med luffer. Årsaken er ulike utgangspunkt - hvalene utviklet seg fra hovdyr på land, mens selene utviklet seg fra en annen dyregruppe, sier Hansen.

Hvalens svømming kan ses som en videreføring av galopp på landjorda der hvalen sparker fra med ”bakbeina”. Bakbeina har etter hvert blitt erstattet av en horisontal halefinne. Selens svømming kan sammenlignes med løpsmønsteret til et kjøtteetende landdyr, der lemmene har blitt omdannet til luffer.

Tar vi i tillegg med pingvinene – som ”flyr” i vannet, og ulike forhistoriske arter som svømmeøgler, er det tydelig at det er mange måter å tilpasse seg et liv i havet på.

Tilfeldighetenes spill

- Et annet eksempel på historiske modeller er betydningen av små og store katastrofer, som teorien som ble lansert på 1980-tallet om at det var et stort kometnedslag i Mexico som bidro til at dinosaurene døde ut, sier Hansen.

Han viser til den amerikanske evolusjonsbiologen Stephen Jay Goulds bok Wonderful Life der forfatteren stiller spørsmålet om hva man ville endt opp med om man kunne stilt tida tilbake til en gang midt i evolusjonsrekken og delt ut kortene på nytt.

Små tilfeldigheter ville skapt nye forskjeller og kunne ledet utviklingen på helt andre spor, var forfatterens svar. Gould brøt dermed med det dels lovmessige preget som lå over mye av evolusjonsteorien.

Radikale endringer

Framveksten av evolusjonær utviklingsbiologi (evodevo) siden 1980 er kanskje det viktigste som har skjedd siden 1959, mener Hansen. Denne retningen er blant annet opptatt av å forklare store endringer i evolusjonen, og kan skilte med en rekke banebrytende funn.

- Denne retningen legger mer vekt på strukturelle trekk og er ikke så opptatt av funksjon. Et klassisk eksempel er tegningene av store ”øyne” på noen sommerfuglers vinger, sier han:

- Fra et neodarwinistisk utgangspunkt ville man se på hvilken funksjon tegningene kan ha - som for eksempel å skremme bort predatorer. I evodevo vil man spørre hvordan disse tegningene har oppstått.

I eksempelet med sommerfuglene har man funnet at øyeflekkene bygges av et genetisk program som spesifiserer sirkulære strukturer. Dette programmet er hentet fra et genetisk program som styre utviklingen av leddstruktur i insektenes lemmer. Dette genetiske programmet har altså blitt gjenbrukt til å lage en øyeflekk.

Koordinatsystem for kroppen

I jakten på forklaringer på hva som styrer de overordnede biologiske strukturene, er det gjort viktige funn. Det er blant annet gjennom de to siste tiårene påvist hvordan utvalgte gensystemer styrer hele kroppssegmenter.

De såkalte hoxgenene (homeotiske gener) er eksempler på dette. Disse gensystemene er avgjørende for kroppsform, og de har store likhetstrekk hos alle flercellede dyr. Denne familien av gener koder for proteiner som aktiverer eller hemmer uttrykk av andre gener.

- Hoxgenene er en del av et slags koordinatsystem som bestemmer hvor i kroppen andre gener blir uttrykt. De bestemmer hvor en vinge skal vokse, en nakke skal slutte eller en hale skal begynne, forklarer Hansen.

Naturens gjenbruk

Homologier – strukturelle likheter mellom ulike arter – er et nøkkelbegrep og er nå mye brukt. På femtitallet mente ledende evolusjonsteoretikere at det var fånyttes å lete etter genetiske likhetstrekk i alt annet enn nær beslektede arter.

Evolusjonær utviklingsbiologi tegner et annet bilde av evolusjonsprosessen, påpeker Hansen. Fellestrekkene mellom alle livsformer blir tydelig.

- Et hovedprinsipp er gjenbruk av strukturer og genetiske programmer. De samme byggesteinene brukes om og om igjen, framholder han.

Samtidig er vi bare ved begynnelsen, antar Hansen. Nye gensystemer vil bli undersøkt og bidra til å ta evolusjonsteorien videre, mens Darwins drøm om et stamtre over alt liv på jorda kan bli virkeliggjort gjennom genomforskningen.