Højtflyvende fugles blod afslører falsk antagelse om evolutionen

»Der er storhed i dette syn på livet med dets talrige kræfter, som oprindeligt er blevet vækket til live i få former eller en enkelt, at imens denne planet har cirkuleret i henhold til de fikserede love om tyngdekraft, er endeløse former for liv, så smukke og vidunderlige og fra så simpel en begyndelse, blevet, og bliver stadig, udviklet.«

Sådan lyder den sidste sætning i Charles Darwins ‘Arternes Oprindelse’ fra 1859. Meget passende har Darwins idé om evolutionen selv undergået en evolution siden udgivelsen, og forskerne er skridt for skridt blevet klogere på fænomenets inderste mekanismer.

Endnu et af disse skridt er netop taget med et nyt studie baseret på 50 sydamerikanske fuglearters hæmoglobin, det protein der står for at transportere ilt rundt i blodet hos langt de fleste dyr.

Konklusionen er, at evolutionen er langt mere kompleks, end man hidtil har regnet med, og der er ikke, som forskerne hidtil har troet, én bestemt grundopskrift på udviklingen af særligt vigtige fysiologiske egenskaber.

Studiet er udgivet i det prestigefulde, videnskabelige tidsskrift Science og har to danskbaserede professorer med på forfatterlisten sammen med en række amerikanske kolleger.

»Det hele giver meget bedre mening nu«

En af de danske forskere bag studiet er professor Angela Fago fra Insitut for Bioscience på Aarhus Universitet. Hun fortæller begejstret, at ‘det hele faktisk går op i en højere enhed nu’.

»Der er ikke en ensrettet vej til en bestemt fysiologisk egenskab hos levende organismer. Der kan være alle mulige kombinationer af mutationer til grund for udviklingen eller ændringen af én særlig evne. Det gør evolutionen mere kompliceret, men det giver samtidig meget bedre mening,« siger hun.

Fordi mutationer sker tilfældigt, er det simpelthen mere sandsynligt, at særlige egenskaber, som for eksempel en bedre evne til at binde ilt i blodet, kan opstå på flere forskellige måder, forklarer Angela Fago.

Fugleblodet fra bjergene

At det netop blev en række sydamerikanske fuglearter, som skulle gøre forskerne klogere på evolutionen, virker nærmest poetisk, når man tænker på, at Charles Darwin efter sigende fik ideen om evolution fra finker på Galapagos.

Angela Fago fortæller, at forskergruppen valgte netop fugle, fordi de gerne ville sammenligne iltoptaget i blodet hos dyr, der levede i højere og lavere luftlag. Desuden er hæmoglobin velundersøgt og nemt at arbejde med, og derfor valgte de netop dét protein.

»Fuglene er gode at studere, fordi der både er arter, som lever i store højder og ved havets overflade. Vores data viser, at jo højere oppe de lever, des mere effektive er fuglenes hæmoglobin i blodet til at optage ilt, og den forskel ville vi gerne undersøge på genetisk niveau,« forklarer hun.

Derfor har forskerne taget prøver fra 50 forskellige fuglearter, som lever i forskellige højder i Andesbjergene, og derudfra analyseret og sammenlignet de af fuglenes gener, der står for produktionen af hæmoglobin.

Men de fandt altså ikke den forskel i genetikken, som de regnede med.

Flere end én opskrift i generne

Jo højere oppe et dyr lever, des tyndere bliver luften, og derfor må fugle i bjergene nødvendigvis have tilpasset sig under evolutionen til at udnytte ilten bedre, forklarer Angela Fago.

Forskernes hypotese var derfor, at der muligvis var en række særlige mutationer hos netop de højtlevende fugle, som muliggjorde denne tilpasning.

»Men når vi så på forskellene mellem fuglenes gener, var der ikke noget mønster. Vi troede, at der ville være visse sammenfald mellem generne hos de højtlevende fugle, men der er altså åbenbart flere end én opskrift på den særlige hæmoglobin,« siger hun.

Ændrer forskernes måde at arbejde på

Det er netop vigtigt at vide, hvad man ikke ved, fremhæver Guojie Zhang, adjunkt på Sektion for Økologi og Evolution på Københavns Universitet. Derfor er han begejstret for studiet, som han har læst, men ikke er en del af. Han mener, det vil gøre en stor forskel, især for evolutionsforskere.

»Evolutionsbiologer vil fremover være nødt til at bakke deres resultater fra genetiske sammenligningsforsøg op med forsøg i stil med det, som holdet af dansk-amerikanske forskere har udført på fuglene, hvor de også kigger på funktionen af generne,« fortæller han.

Selvom to individer, man gerne vil sammenligne, har samme mutation på et gen, vil det ikke nødvendigvis betyde, at de begge har samme effekt af det, fortæller han. Derfor er man ifølge Guojie Zhang nødt til at teste udfaldet af mutationer i praksis og ikke kun bero på computermodeller.

Dermed ikke sagt, at resultaterne i forsøg, der undersøger evolutionens gang ved hjælp af computermodeller, indtil nu har været forkerte, pointerer han. Nu bliver de blot endnu mere præcise, når man tager højde for alle de mulige forskelle, der findes i generne hos forskellige individer.

»Vi har hele tiden vidst, at evolutionen er kompliceret, og at genernes funktion kommer an på en masse forskellige forhold i kroppen, men nu kan vi bedre tage højde for det. Dette studie giver dermed en advarsel om, at man ikke kan overføre gener direkte til funktion hos individet, « siger han.

Fænomen må gælde alle organismer

Fordi genetikken fungerer på grundlæggende den samme måde hos alle dyr og planter, vurderer Angela Fago, at det samme evolutionsmønster, eller rettere manglen på samme, sandsynligvis gælder for alle organismer.

»Dette må være grundlæggende for, hvordan evolution forekommer på molekylær niveau for proteiner og enzymer generelt,« siger hun.

Højst sandsynligt, mener Guojie Zhang.

»Det er netop et af hovedpunkterne her: I nogle tilfælde er det svært at forudsige præcise egenskaber baseret på enkelte mutationer, både i mennesker, dyr og planter,« siger han.

»Derfor kan man heller ikke sige, at bare fordi du har en mutation, vil det automatisk lede til udvikling af en bestemt sygdom. Der er uendeligt mange variable, der kan spille ind, og med dette studie får vi håndgribelige data, der beviser det,« siger han.

Nu skal Himalaya-fugle undersøges

For at få forsikring for, om resultaterne fra studiet med bjergfuglene rent faktisk gælder for alle arter, skal det selvfølgelig efterprøves, fortæller Angela Fago.

Derfor planlægger forskergruppen et nyt, lignende studie i en række fuglearter fra Himalaya-bjergkæden.

»Vi begynder med at se, om det samme gør sig gældende for Himalaya-fugle, og så kan man derefter undersøge forholdene nærmere i andre dyregrupper,« siger Angela Fago.