Bakterier påvirker evolusjonen

Våre mikropartnere kan ha vært med på å bestemme hvordan vi har utviklet oss.

Publisert
Forsker Robert Brucker har lagd sin egen kunstneriske illustrasjon av forskningsfunnet: Bakterievekst i en skål tegner bildet av livets tre. (Foto: Robert Brucker)
Forsker Robert Brucker har lagd sin egen kunstneriske illustrasjon av forskningsfunnet: Bakterievekst i en skål tegner bildet av livets tre. (Foto: Robert Brucker)

Ingen er alene. Forskning har vist at både planter og dyr lever sammen med sin egen, spesialtilpassede horde av mikroorganismer. Og i det siste har det blitt stadig mer klart at disse passasjerene har stor innvirkning på helsa vår.

Bakteriene våre er så viktige for oss at noen forsker mener det ikke nytter å forstå en skapning bare ved å se på DNA-et dens. Man må også ta de samlede genene til alle mikroorganismene – mikrobiomet – med i betraktninga.

Men hvilken rolle spiller da dette mikrobiomet i evolusjonen, når nye arter utvikles?

Kanskje må vi se på DNA-et til både skapningen og bakteriene som en enhet – et hologenom, som sammen endres igjennom evolusjonen?

Nå taler ny forskning for at dette faktisk kan være tilfelle. Et eksperiment med ørsmå parasittveps antyder at nettopp mikrobiomet har vært med på å skille ulike arter fra hverandre.

Hybrider med problemer

Forskerne Robert Brucker og Seth Bordenstein tok utgangspunkt i tre arter av parasittvepsen Nasonia.

To av dem – N. giraulti og N. longicornis – er temmelig like hverandre. De var samme art for bare 400 000 år siden.

Den tredje arten – N. vitripennis – er derimot mye mer ulik de to andre. Den skilte lag med forfaren til N. giraulti og N. longicornis for omtrent en million år siden.

Vepser av de tre artene kan fortsatt pare seg med hverandre, og få barn som er blandinger – hybrider – av foreldreartene. Men noen av disse barna klarer seg dårlig.

Når de relativt like N. giraulti og N. longicornis parer seg, klarer nesten alle ungene seg godt. Men hvis en av disse artene parer seg med den mer ulike N. vitripennis, vil mer en 90 prosent av barna stryke med. 

Vanlig fenomen

Dette er typisk for slike hybrider. Jo lenger foreldreartene står fra hverandre, jo større er risikoen for at ungene ikke er levedyktige.

Slik økt dødelighet blant hybrider er et kjent fenomen, og den gjeldende hypotesen sier at problemene skyldes gener som ikke passer sammen. Men det er her Brucker og Bordenstein drister seg fram med et alternativ:

Hva om det største trøbbelet egentlig handler om at blandinga av bakteriene til foreldre ikke virker særlig gunstig sammen med genene?

Bakteriefrie hybrider overlevde

For å finne ut mer om dette, undersøkte forskerne hva som skjedde hvis avkommene etter ulike paringer var bakteriefrie.

Nasonia vitripennis. (Foto: M.E.Clark/Wikimedia Commons)
Nasonia vitripennis. (Foto: M.E.Clark/Wikimedia Commons)

Hypotesen gikk som følger: Dersom det er inkompatible gener som fører til problemene, bør vi fortsatt se at hybridene mellom de like N. giraulti og N. longicornis klarer seg bedre enn blandinger av disse og den mer ulike N. vitripennis.

Men dersom inkompatible mikrober har mye å si, bør en del av denne forskjellen være visket ut hos de bakteriefrie vepsene.

Og det var nettopp det siste forskerne så.

Evolusjon av hologenomet

I sterile forhold overlevde hybrider av de mest ulike artene omtrent like godt som hybrider av de likeste vepsene, og til og med omtrent like godt som avkom av to foreldre av samme art.

Bakteriene så altså ut til å stå for nesten hele forskjellen.

Inntrykket ble ytterligere forsterket da forskerne smittet de bakteriefrie vepsene med bakterier fra vanlige hybrider. Da økte dødeligheten blant hybridene igjen markant.

Dermed kan det altså se ut som om mikrobiomet til parasittvepsene spiller en betydelig rolle i å drive artene fra hverandre.

Dersom andre forskere etter hvert gjentar forsøket og får de samme resultatene, betyr det at vi har håndfaste tegn på at evolusjonen faktisk virker på hologenomet – altså summen av genene til både dyret og mikrobene som bor i det.

Og så gjelder det så klart å finne ut om dette er et universelt fenomen som kanskje også gjelder menneskene, eller om det bare er en vepsegreie.

Referanse:

R. M. Brucker & Seth R. Bordenstein, The Hologenomic Basis of Speciation: Gut Bacteria Cause Hybrid Lethality in the Genus Nasonia, Science Express, 18. juli 2013