Naturlig selektion kan gå blixtsnabbt
För 150 år sedan beskrev Charles Darwin i sitt verk ”Om arternas uppkomst” hur jordens alla levande organismer är besläktade bakåt i tiden. Han förklarade också hur nya arter kan bildas, nämligen genom naturligt urval. I dag kan forskarna betrakta det naturliga urvalet – live.
Iakttar man livet runt sig, blir det uppenbart att arterna är anpassade till sin miljö. I boken ”Om arternas uppkomst” visade Charles Darwin (1809–1882) hur alla möjliga förhållanden, från djurs och växters utbredningsmönster och utdöendet av arter till utvecklingen av besynnerliga beteendeformer, kan förklaras med en enkel mekanism – det naturliga urvalet.
Nu har forskarna skapat en katalog med exempel på hur snabbt effekten av naturlig selektion faktiskt kan ses. I flera fall kan den förklara vad som har skett ända ned på gennivå.
Hannarna förlorade färgen
Ett exempel är guppyn – en liten fisk som lever i vattendrag i Syd- och Mellanamerika. Hannarna har som regel stor stjärt och starka färger – vilket gjort dem till populära akvariefiskar – men det är inte överallt som hannarna är lika färggranna. I vissa vattendrag på Trinidad är de inte särskilt iögonenfallande, och forskarna har kommit fram till att detta är regel i vattendrag, där det också finns många rovfiskar. Det verkar som om det där inte är gynnsamt med starka färger, som lätt upptäcks av rovfiskar. Det är bättre att smälta in i bakgrunden.
För att testa hypotesen fångade forskarna in några rovfiskar och släppte ut dem i vattendrag där hannarna var särskilt färggranna. Precis som förväntat förlorade hannarna efter några generationer sina starka färger. De färgsprakande hannarna dödades nämligen, medan de ”tråkigare” satte sin prägel på de kommande generationerna.
Ny fiende gjorde hannar stumma
Det går inte att säga exakt vilka genetiska förändringar som skedde med guppyfiskarna i samband med försöken på Trinidad, men mycket tyder på att en lång rad gener förändrades.I andra fall kan en naturlig selektion leda till snabba och överraskande resultat genom att påverka en enstaka gen.
Stillahavssyrsorna kom till ögruppen Hawaii i slutet av 1800-talet. Där kunde arten sprida sig fritt, tills öarna fick en annan immigrant, flugan Ormia ochracea. Denna fluga lägger ägg i sjungande syrshannar, som den hittar med sin oerhört känsliga hörsel. Larverna äter sig sedan genom värden, innan de förpuppar sig. Flugan kommer ursprungligen från USA och Mexiko, och där var det helt andra syrsor som den lade ägg i. På Hawaii mötte den emellertid en värd som aldrig hade levt ihop med en fluga som Ormia, och därför inte hade några försvarsmekanismer mot den.
År 1991 började forskarna följa syrsorna på ön Kauai, där beståndet snabbt blev mindre i takt med att allt fler hannar angreps av flugan. År 2001 hörde forskarna endast en enda sjungande syrsa – ön hade blivit så gott som tyst. När syrsorna inte sjunger, är de svåra att hitta för både människor och flugor, men 2003 upptäckte forskarna att det åter fanns massor av syrsor på Kauai – de hade bara blivit stumma.
Syrshannar sjunger genom att gnida en kam på den ena framvingen över några tänder på den andra framvingen. Syrsorna på Kauai hade emellertid förlorat kammen, och även om de kanske gärna ville sjunga, kunde de inte längre. I gengäld kunde flugan inte heller hitta sina offer, och de stumma hannarna kom undan, medan de sjungande hannarna fick sätta livet till. På kanske bara 20 generationer hade de flesta av öns hannar blivit stumma, även om det fortfarande fanns några få som sjöng, då sjungande hannar var de för honorna mest attraktiva.
Då forskarna tittade närmare på de stumma hannarna, insåg de att en enda mutation gjorde att dessa inte utvecklade någon kam på framvingen. Mutationen satt dessutom i könskromosomen.
Människans gener muterar
Människans arvsmassa, det så kallade genomet, innehåller 20000 till 25000 gener. Även om forskarna har en relativt god överblick över var enskilda gener och andra koder sitter i kromosomernas DNA, är det endast ett fåtal man känner till funktionen hos. Trots det kan man påvisa att många av dem är under starkt selektionstryck hos nutidsmänniskan.
Hos stillahavssyrsorna fanns minst två olika versioner av den gen som gjorde hannarna stumma: den normala varianten och den nya mutanten. Så är det nästan alltid när man ser närmare på de enskilda generna. Varje gen finns i regel i flera varianter, som avviker endast lite från varandra. Tar man till exempel 1000 personer, kan det visa sig att en gen hos dem finns i fem olika versioner: några vanliga, andra sällsynta. Varje person har högst två olika genupplagor, en från fadern och en från modern, och ofta är båda generna lika. Hade ingen selektion förekommit, skulle de olika versionerna av varje gen vara slumpvis fördelade.
På senare år har man jämfört DNA hos många personer från olika delar av världen. Det överraskande resultatet är att kombinationen av genvarianter inte alls är slumpmässig. Vissa genvarianter finner man betydligt oftare tillsammans än man kunde förvänta. Det verkar som om de nedärvs tillsammans, så den enda möjliga förklaringen är att en del av genomet är under selektion.
Förändringarna i vårt genom är kolossala
Vissa varianter av generna ger tydligen sin ägare fördelar. Vi vet i regel inte vilka, men det kan till exempel vara ökad resistens mot omvärldsfaktorer. De varianter som gör sina bärare bättre anpassade sprids relativt snabbt till många avkommor, och medan de gör det, kommer de att dra några av de andra varianterna med sig. Därför verkar det som om generna till viss grad är sammankopplade. Det mest överraskande med dessa undersökningar är att det är fråga om kolossala förändringar av våra genom. Det verkar som om minst en fjärdedel av den moderna människans genom är under stark selektion. Vi kan med andra ord förvänta stora evolutionära förändringar av vår egen art inom en snar framtid.
Många trodde annars att den moderna människan satt sig över den naturliga selektionen med bland annat förbättrade levnadsvillkor och modern medicin, som räddar många som förut skulle ha dött tidigt i livet. Kanske är det dock något helt annat som selektionen arbetar med. Måhända är vi på väg att anpassa oss till olika livsmedel, eller så är vi kanske utvalda efter hur väl vår kropp fungerar ihop med olika typer av medicin.
Ironiskt nog är vår kännedom om människans genom så nyanserad att det kan bli betydligt svårare att reda ut selektionsmekanismerna hos oss själva än hos syrsorna på Hawaii.