Danske forskere gør op med darwinistisk tradition

Sex og mad. Alle organismer i verden vil gerne have det for at overleve – og vi vil gøre alle mulige forskellige ting for at få fat i det.

Tag de scoreglade fyre på et diskotek; der er ham, der stiller sig op i baren og venter på, at en sød pige skal komme forbi. Og så er der ham, der stiller sig ud på dansegulvet og gramser på alt og alle.

Tilsvarende vil én sulten vandloppe have som strategi at ligge fuldstændig stille i vandet for at snuppe sit bytte med et spjæt, når det svømmer intetanende forbi. Mens en anden bakser som en vanvittig med alle lemmer og nærmest 'skubber' maden ind i gabet.

Sådanne strategier kalder danske forskere i et nyt studie for 'træk', og det er ud fra sådanne træk, at de netop har publiceret en række globale kort. Ikke over fyre på diskoteker, men over vandlopper.

En stor bedrift – og et opgør med en 150 år gammel, darwinistisk tradition.

En mere simpel måde at beskrive økosystemer

Siden Charles Darwins tid har arter været vores måde at se og forstå naturen på. Han kaldte endda sit hovedværk for 'Arternes Oprindelse', og hans evolutionsteori er i dag bærende for al biologisk forskning.

Men arter er en utilstrækkelig og kompliceret måde at beskrive økosystemer på – i al fald hvis man vil forstå deres funktion, mener professor Thomas Kiørboe fra Center for Ocean Life, DTU Aqua. Han er forfatter på det nye studie, der er publiceret i Ecology Letters.

»En af økologiens vigtigste mål er at forstå, hvorfor organismer er udbredt, som de er, og hvordan økosystemer er strukturerede. Den traditionelle måde at gøre det på er at se på, hvordan arterne er fordelt. Men havets skabninger lever ikke, hvor de gør, på den måde de gør, på grund af deres navn eller slægtskab – det gør de, baseret på hvordan de passer ind i og udnytter miljøet,« forklarer han.

»Derfor forsøger vi i stedet at beskæftige os med de træk, som karakteriserer individerne, for eksempel deres måde at spise på. Det er en meget mere simpel måde at opdele og beskrive marine økosystemer på og siger samtidig direkte noget om økosystemernes funktion.«

Tre livsmissioner: spis, overlev og reproducer

Såvel som vandlopper har vi alle tre fundamentale missioner i livet:

1. At spise
2. At reproducere os selv
3. At overleve

De fællestræk, som forskerne ved Centre for Ocean Life har inddelt vandlopperne efter, har alle betydning for disse overordnede missioner.

Det ironiske er, at vi egentlig bruger Darwins tankegang om 'survival of the fittest', men bare skipper arterne.

Thomas Kiørboe

Eftersom vores livsmissioner er ens, ville man faktisk teoretisk set kunne inddele alle organismer i verden efter træk – også dem på landjorden. Således kunne myrer, huskatte, moskusokser, kongeørne og giraffer vise sig at have træk til fælles på tværs af de arter, de af mennesker er definerede som.

I det nye studie – og på Centre for Ocean Life i det hele taget – er det dog havet, og derfor også havets økosystemer, forskerne har for øje.

»Vi springer et led over«

Forskerne indsamlede eksisterende data om organismerne og observerede dem selv under kontrollerede forhold i laboratoriet for på den baggrund at inddele dem i fællestræk.

De udarbejdede en række kort, som er meget mere simple og overskuelige, end man nogensinde havde kunnet opnå ved hjælp af arter, mener professor Thomas Kiørboe.

»Vi er ikke interesserede i arterne, vi er interesserede i funktionen, og den er bestemt af de træk, som udgør økosystemet. Der er meget færre fællestræk, end der er arter, så det er både en mere præcis og simpel måde at beskrive det på. Du kan oversætte arter til træk – men du kan ikke gå den anden den vej. Det siger noget om, at vi faktisk springer et led over,« forklarer han.

Vi er vant til at tale om arter

De danske forskere udfordrer en stædigt vedholdende tradition inden for biologien, når de vælger at lægge fokus på træk frem for arter. Og selv om de er opmærksomme på ikke at bruge ordet 'arter', når de fortæller om deres forskning, kommer de til det – mange gange.

»Det er kontroversielt i den forstand, at alle kommer til at tale om arter alligevel, for det er vi opdragede med,« siger Thomas Kiørboe og fortsætter:

»Men det er samtidig en bevægelse i tiden, og vores center har været en vigtig drivkraft i den bevægelse. Vi prøver at forstå mekanismerne og ikke bare lave statistiske analyser, og der har vi lagt os i spidsen.«

Selv om der er tale om en generel bevægelse, mener Thomas Kiørboe nu alligevel, at det nye studie vil vække opsigt. Det er første gang, at nogen har lavet en så detaljeret, global beskrivelse af organismernes funktion i havet, forklarer han.

Giver stærk indsigt i zooplankton

En kollega fra Californien, som ikke har været involveret i forskningen, er enig. Det nye studie er »det mest komplette og grundige af sin slags,« mener Andrew Barton, som er biologisk oceanograf og økolog ved Scripps Institution of Oceanography, University of California San Diego.

Han arbejder selv med mikrober og zooplanktons træk i forskellige miljøer og er særligt begejstret for, at forskerne har gjort kort-databasen offentligt tilgængelig og dermed brugbar for andre forskere.

»Studiet er veludført og giver en stærk indsigt i, hvordan zooplanktons træk varierer i forskellige miljøer i havet,« skriver han i en mail til Videnskab.dk.

Han mener også, at den 'træk-baserede' tilgang giver en bedre forståelse af økologisk kompleksitet og biodiversitet.

»I stedet for at se på tusindvis af arter, hver med deres særlige særheder og karakteristika, kan du overveje variationen i få afgørende træk, der bestemmer fitness,« skriver han.

Kropsstørrelse er afgørende for overlevelse

Forskerne har beskrevet omkring 5-6 nøgleegenskaber for hver art af 'copepoder', som vandlopper kaldes på forskersprog. Derefter oversatte de dem til træk.

Alt i alt har forskerne data for 500 arter af vandlopper i de nye kort. Der findes egentlig 10.000, men de resterende 9.500 arter er meget sjældne.

»Et af disse fællestræk er kropsstørrelse,« fortæller ph.d.-studerende og hovedforfatter på studiet, Philipp Brun. Han arbejder ved Centre for Ocean Life, DTU Aqua, hvor forskningen udspringer fra, og hvor Thomas Kiørboe er leder.

»Kroppens størrelse er bestemmende for, hvem du spiser, og hvem der spiser dig. Den har også betydning for, hvordan du beskytter dig selv. En stor vandloppe skal bruge mindre energi på at bevæge sig og svømmer længere ned i vandet for at undgå fjender. Og så har størrelse også en betydning for, hvordan du reproducerer dig selv, så det er faktisk et træk, der har noget at sige for alle livsmissionerne,« siger Phillip Brun, der har udført det meste af det praktiske arbejde og blandt andet gennemtrawlet al tilgængelig litteratur om vandlopper.

Nøgleegenskaber brugt til inddeling

Ud over kropsstørrelse kiggede forskerne for eksempel på:

• Hvordan vandloppen indsamler mad.
• Hvordan den reproducerer sig.
• Hvordan dens nervesystem er indrettet – en afgørende faktor for, hvor hurtigt en vandloppe kan reagere på rovdyr.

Alle træk har et 'trade off'. Er vandloppens strategi for at få fat i mad for eksempel at ligge helt stille og vente, løber den en lille risiko, men har til gengæld mindre chance for at få noget at spise.

Vandloppen, der okser af sted, får mere mad, men laver til gengæld også store forstyrrelser i vandet omkring sig og er dermed et mere oplagt bytte for rovdyr.

»De træk, vi har udvalgt, er dem, der er afgørende for en organismes 'fitness', som altså igen er bestemt af dens tre missioner i livet,« forklarer Thomas Kiørboe.

LÆS OGSÅ: Hop gør vandlopper usynlige

Vil sætte hele havet på formler

Men selv om copepoder er en afgørende gruppe af zooplankton, er vandlopper alligevel bare første skridt på vejen.

Forskerne vil gerne lave trækbaserede kort over alle organismer i havet fra zooplankton til vandmænd og fisk. Dernæst vil de gerne sætte det hele på formler.

Fordi træk er afgørende for, hvor en vandloppe befinder sig og hvorfor, kan man i teorien også regne den anden vej og sige, at hvis du har et særligt område med nogle særlige forudsætninger, bør du have den og den type vandlopper.

På den måde kan man – i teorien – lave forudsigelser for alle økosystemer og eksempelvis forudsige, hvordan de vil blive påvirket af klimaforandringer – og omvendt.

Copepoder spiller eksempelvis en afgørende rolle i havets kulstofregnskab, idet de trækker CO₂ med sig ned fra overfladen. Store vandlopper trækker mere kuldioxid med sig ned, og de trækker det desuden længere ned, end små vandlopper gør. Det har betydning for, hvor længe kuldioxiden forbliver i havet.

LÆS OGSÅ: Vandlopper er verdenshavenes effektive kuldioxid-svampe

Ligesom at lave en vejrudsigt – for havet

Formler er ekstremt brugbare, når man forsøger at danne sig et helhedsbillede af havets økosystemer, og hvordan de vil komme til at se ud i fremtiden, fortæller Thomas Kiørboe.

»Det er for at foregribe begivenheder, at man gerne vil lave forudsigelsesmodeller. Det er ligesom at lave en vejrudsigt. Der kan man heller ikke lave eksperimentet på forhånd, men man bruger sine beregningsmodeller til at sige, at vejret sandsynligvis bliver sådan og sådan i morgen. Det er ikke altid, det passer, men det er bedre end ingenting.«

»Nu har vi indsamlet og inddelt dataene, og på den måde er dette studie banebrydende, men det er også kun første skridt. Det næste skridt bliver at prøve at sætte tal på funktionerne.«

LÆS OGSÅ: Fysikere skaber skonomisk 'vejrudsigt'