Artenes opprinnelse


Mennesket har alltid undret seg over livets variasjonsrikdom og tilpasningsdyktighet. Hvordan er de millioner av ulike livsformer oppstått, og hvordan har de fått slike utrolige evner til å fungere i samspill med miljøet? Det første som faller en inn er kanskje at det må ligge en bevisst tanke bak - en genial guddom må ha konstruert alle dyrene og plantene hver for seg.

Etterhvert som vitenskapen utviklet seg etter renessansen, slo man seg ikke lenger til ro med slike forklaringer. Geologer, paleontologer og zoologer begynte å klarlegge jordas høye alder, at det hadde eksistert andre organismer i tidligere tider, og at artene i dag er organisert i påfallende mønstre både geografisk og økologisk. Mange naturforskere og filosofer foreslo at livet gradvis hadde utviklet seg fra eldre til yngre former, men det var Charles Darwin som la fram og dokumenterte en overbevisende teori for hvordan dette kan ha skjedd, gjennom naturlig utvalg. Hans bok "Artenes Opprinnelse" fra 1859 er et av de viktigste verkene i vitenskapshistorien.

 

Charles Darwin

Ideen til Darwin er svært enkel. Han observerte simpelthen at ingen individer av samme art er helt like. Det er alltid en viss variasjon. For det andre fødes det som regel mange unger, og ikke alle kan overleve og selv formere seg. Hos noen arter er dette helt ekstremt, tenk på fiskenes tusener av egg og plantenes utallige frø og sporer. Dette betyr at det alltid vil være en kamp for å overleve ("struggle for existence"), og bare de sterkeste og best tilpassede vil overleve og formere seg ("survival of the fittest"). På Darwins tid visste man dessuten godt at egenskaper kunne nedarves. Fra disse observasjonene følger det nesten automatisk at egenskapene til en art vil kunne forandre seg fra generasjon til generasjon, og at disse forandringene vil gå i retning av bedre og bedre tilpasning til miljøet. Dette er så innlysende at det har vært reist som en vitenskapsteoretisk innvending mot evolusjonslæren at den bare uttaler det selvsagte.

Mindre opplagt er det at slike endringer vil kunne være tilstrekkelige til at det oppstår helt nye arter med helt nye egenskaper. For å sannsynliggjøre at dette kan skje, og har skjedd, må vi se litt nærmere på endel fenomener i naturen.

Evolusjon i praksis

Vi hører stadig om at nye bakterier og virus har utviklet motstandsdyktighet mot medisiner. Dette er evolusjon i praksis. Det vil alltid finnes individer i en bakteriestamme som tilfeldigvis tåler medisinen. En slik egenskap kan oppstå plutselig, ved en såkalt mutasjon. Mutasjoner er tilfeldige endringer i arvematerialet som skyldes feil under kopieringen av et gen. Motstandsdyktighet kan også overføres fra helt andre typer bakterier (dette har biologene oppdaget først ganske nylig). De motstandsdyktige bakteriene vil klare seg ved en antibiotikabehandling, mens de andre vil dø. Slik vil motstandsdyktighet bli stadig vanligere blant bakteriene. Men at det er oppstått en ny art, vil vi neppe kunne si.

Den vanlige definisjonen på en art er at det er en gruppe dyr eller planter som kan parre seg med hverandre, men ikke med individer av en annen art. En slik artsdefinisjon er riktignok ikke helt god - den kan for eksempel ikke brukes for organismer som formerer seg ukjønnet, og den er også vrien å bruke for utdødde dyr. Men som regel er det ganske lett å se om to organismer tilhører ulike arter. En hest ser annerledes ut enn et esel, og de to kan ikke få fruktbart avkom.

Darwin la vekt på at dyrenes egenskaper kan forandres gjennom kunstig utvalg, dvs. målrettet avl styrt av mennesker. Tenk på hvordan vi har klart å "lage" pudler med ulver som utgangspunkt! Men noen nye arter har vi knapt klart å lage på denne måten, for en ulv kan sannsynligvis fortsatt parre seg med en puddel (selv om den nok heller vil spise den opp). Likevel viser dette hvor lett det er å forandre form og funksjon til en gruppe dyr gjennom utvalg.

Argumenter for at nye arter kan oppstå, må vi kanskje heller finne ved å analysere mønstre i fossilmaterialet og hvordan nålevende arter er organisert. Fossilene viser helt entydig og med stor detaljrikdom at livet har endret seg i løpet av milliarder av år. Jo lenger tilbake vi går i tid, jo mindre likner livsformene på de som finnes i dag. Ta en titt på historisk monter, hvor vi viser typiske fossiler fra ulike perioder. Dette er nok et meget godt argument for evolusjonslæren, men fossilene alene kan vanskelig vise at de nye artene er oppstått på akkurat den måten som Darwin foreslo.

Vårt neste argument for evolusjonslæren kommer fra biogeografien, dvs. læren om hvordan ulike arter er spredt omkring på jorden. I mange tilfeller får man inntrykk av at en art er oppstått ett sted, og enten holdt seg der eller spredt seg ut og gitt opphav til nye, nærbeslektede arter andre steder. Hvorfor finnes det flere ulike arter kenguru i Australia, mens det ikke lever en eneste kenguru-art noe annet sted? Det virker rimelig å forklare dette med at kenguruene oppstod i Australia og splittet opp i flere arter, men at disse ikke var i stand til å svømme over havet og spre seg til andre steder. På samme måte ser vi ofte at det finnes spesielle arter på isolerte øyer, hvor de formodentlig er oppstått ifra en eldre form som klarte å ta seg ut til øya for lang tid siden.

Og hva kan det komme av at alle nålevende arter kan innpasses i et klassifiseringssystem, der arter og grupper av arter ser ut til å være mer eller mindre nært beslektet? En evolusjonær historie hvor nye arter har tatt utgangspunkt i eldre arter gir en naturlig forklaring.

Til slutt skal vi nevne kanskje det mest overbevisende argumentet for at arter er oppstått ved evolusjon. Dette argumentet er det genteknologien og molekylærbiologien som har gitt oss i løpet av de siste 20-30 år. Når vi leser av arvematerialet (sekvensene i DNA-molekyler) hos ulike arter, trer det fram fascinerende sammenhenger. Jo mer nærbeslektet to arter er, jo mer likner DNA-sekvensene på hverandre. Mennesket og sjimpansen har 98 prosent identisk arvemateriale! Dette kan enklest forklares med at DNA har gjennomgått flere mutasjoner jo lenger det er siden de to artene splittet fra hverandre. For å være sikre på at vi ikke argumenterer i ring når vi sier at dyr som likner på hverandre har liknende arvemateriale, bør slike undersøkelser helst gjøres i områder av DNA som ikke koder for noen spesiell funksjon.

Hvordan oppstår nye arter?

Det finnes ingen seriøse forskere som er uenige i at dagens arter er oppstått ved evolusjon. Når vi iblant ser oppslag om at "forsker mener Darwin tok feil", er det snakk om uenighet om hvordan evolusjonen har skjedd, og hvordan nye arter oppstår. Når det gjelder disse tingene, går diskusjonen ganske hett blant naturforskerne. De fleste vil nok mene at Darwin hadde rett i sine grunnleggende antagelser, men tok feil i enkelte detaljer.

To grupper innenfor en tidligere art som er blitt såpass ulike at de ikke lenger parrer seg med hverandre, vil utvikle seg i ulike retninger. Da har vi fått en oppsplitting i to arter. Ulikhet mellom to grupper vil kunne oppstå som følge av en eller annen slags barriere mellom gruppene. Slik isolasjon vil gjerne være av geografisk art, f.eks. mellom øyer eller fiskevann. Mange mener at geografisk isolasjon er nødvendig for at nye arter skal oppstå ("allopatrisk artsdannelse"), mens andre tror at nye arter også kan oppstå innenfor et sammenhengende område ("sympatrisk artsdannelse").

Et klassisk eksempel på allopatrisk artsdannelse er "Darwin-finkene" på Galapagos-øyene. Havstrekningene mellom øyene danner effektive geografiske barrierer. Dermed har den opprinnelige stamfaren til disse nærbeslektede finkene kunnet gi opphav til ulike arter på hver øy.

Sympatrisk artsdannelse er nøye studert hos en gruppe amerikanske fruktfluer. Disse fluene levde opprinnelig av bær fra hagtorn og sure kirsebær. Da epletrær og søtkirsebær ble innført i forrige århundre, begynte noen fluer å tilpasse seg dem i stedet. Fordi disse trærne danner frukter på forskjellige tider av året, begynte fruktfluene å parre seg på forskjellige tidspunkter. Dermed oppstod en slags barriere mellom gruppene, og det ser ut til at nye arter er iferd med å oppstå.

Evolusjon eller revolusjon?

Et annet spørsmål som evolusjonsbiologene strir med er i hvilket tempo evolusjonen foregår. Er evolusjon en jevn prosess, eller står den stille i lange tidsrom for så å gjøre plutselige sprang? Og hvis slike sprang finnes, hva skyldes de?

Teorien om sprangvis evolusjon ("punktuert ekvilibrium") har fått stor tilslutning, men som vanlig i slike tilfeller er det ikke snakk om enten-eller. Det ser ut til at evolusjonen i noen tilfeller går langsomt, jevnt og trutt, mens den i andre tilfeller går i rykk og napp slik at nye former oppstår nesten momentant. Når vi finner slike rykk i den geologiske lagrekken (f.eks. den kambriske eksplosjonen), kan vi forklare det på mange ulike måter, bl.a.

  • Manglende avsetninger med fossiler, slik at rykket bare er tilsynelatende. Dette var en av Darwins forklaringer, men vi vet nå at slike brudd i lagrekkene ikke er et så alvorlig problem for paleontologene som Darwin trodde.
  • Opphevelse av en geografisk barriere, slik at en ny art vil kunne strømme inn i det området vi studerer.
  • En ny mutasjon, som gir helt nye muligheter som evolusjonen hurtig kan gripe fatt i. Slike "nøkkel-oppfinnelser" er et omdiskutert tema.
  • Utenforliggende, plutselige miljøendringer, f.eks. klimaendringer, meteorittnedslag, endringer i havstrømmer o.l. som dyre- og plantesamfunnet plutselig må tilpasse seg.
  • Økologiske årsaker, som at det har oppstått rovdyr som byttedyrene plutselig må utvikle beskyttelsesmekanismer mot.

Kunstig evolusjon

Når man ser hvilke resultater naturen har oppnådd gjennom evolusjon, er det ikke rart at ingeniører nå prøver å etterlikne slike prosesser i håp om å utvikle nye produkter. Med genetiske algoritmer og liknende metoder kan man løse kompliserte tekniske problemer, og samtidig viser dette oss nok en gang hvordan evolusjon kan fungere.

La oss gi et eksempel fra et prosjekt på Institutt for Informatikk, Universitetet i Oslo. Vi ønsker å lage små datamaskinprogrammer som kan lage lyder som etterlikner innspilt lyd fra f.eks. tale eller musikkinstrumenter. Dette har anvendelser innen telekommunikasjon og musikkteknologi. Å skrive slike programmer er ikke lett. Derfor lager vi oss et sett med 500 helt tilfeldige programmer. De fleste av disse vil lage helt ubrukelige lyder, men de som er "flinkest" blir automatisk plukket ut av datamaskinen. En ny generasjon blir generert ved at de beste programmene "formerer" seg, "parrer" seg med hverandre (utveksler biter av programkoden sin) og "muterer" ved hjelp av tilfeldige endringer. Etter hundrevis av generasjoner kan det så framkomme små programmer som etterlikner den innspilte lyden ganske godt. Det er gjerne nesten umulig å forstå hvordan disse programmene fungerer, fordi de jo godt kan benytte metoder som informatikken ennå ikke har utviklet noen teori for (spesielt nettverk av ulineære tilbakekoblinger).

Det er interessant at slik simulert evolusjon gjerne går i rykk og napp. Situasjonen kan stå helt stille i hundrevis av generasjoner, før man plutselig får en radikal forbedring som skyldes en nøkkel-oppfinnelse.

Til slutt

Det reises iblant innvendinger mot evolusjonslæren av ikke-vitenskapelig art, og det er på sin plass å diskutere dette i all korthet. For det første har det vært hevdet at evolusjonslæren heroiserer det sterke og friske, og at den lett kan føre til fascisme. Det er ingen grunn til å tolke evolusjonslæren i en slik retning. At den sterkeste gjerne er den som overlever blant dyrene og plantene i naturen, betyr ikke at en evolusjonsbiolog vil ønske å gjennomføre noe slikt i et menneskesamfunn. "Survival of the fittest" er en situasjon som vi heldigvis tildels kan heve oss over, og dette må vi holde adskilt fra vitenskapelig beskrivelse av naturen. Riktignok har evolusjonslæren vært tatt til inntekt for "sosialdarwinisme", men noe slikt var nok aldri i Darwins tanker.

For det andre har vi det religiøse aspektet. Evolusjonslæren er nok i strid med en bokstavtro fortolkning av det gamle testamentet. Det samme gjelder forøvrig geologien, astronomien og arkeologien. Men biologene uttaler seg ikke om viktige forutsetninger for evolusjon, som f.eks. at de fysiske lover og konstanter er nøyaktig de riktige, og at universet i det hele tatt eksisterer. Her er det fortsatt rom for religiøse forklaringer. Det finnes da også en rekke evolusjonsbiologer og paleontologer som er personlig kristne, og ikke ser noen motsetning i dette.
Kreasjonisme og religion (126 kb PDF-fil, fra Oljedirketoratets "Sokkelspeil" nr 3-2001, av Robert Williams)

Videre lesning

  • Charles Darwin: Artenes opprinnelse gjennom naturlig utvalg. Cappelen 1990. Fortsatt en god bok!
  • Stephen Jay Gould: Hønsetenner og hestetær: naturhistoriske essays. Cappelen 1995. Lettleste og spennende kortstykker av en av verdens fremste evolusjonsbiologer.
  • Thomas Hylland Eriksen: Charles Darwin. Gyldendal 1997. Kjent norsk samfunnsviter synser om evolusjonslæren.
Av Øyvind Hammer
Publisert 5. feb. 2009 14:17 - Sist endret 30. mai 2018 18:04