Darwins gigantiske tusenfryd begeistrer forskerne
Hvordan dyr og planter tilpasser seg omgivelsene er ofte spesielt tydelig på øyer. Darwins gigantiske tusenfryd hjelper oss med å forstå enda litt mer om hvordan de greier det.
Naturforskerne Alfred Russel Wallace og Charles Darwin la frem evolusjonsteorien samtidig i 1858. De endret både biologien og hvordan vi forstår naturen rundt oss.
Evolusjon handler om hvordan arter endrer seg over tid ved hjelp av genene, men også om hvordan nye arter blir til. Uten evolusjon ville vi ikke eksistert, fordi arter ikke ville greid å tilpasse seg forandringer i omgivelsene. (Se faktaboks.)
Slik kan nye arter oppstå
- Arter kan tilpasse seg nye omgivelser fordi variasjoner i genene til enkeltindivider gjør det mer eller mindre sannsynlig at de formerer seg og dermed fører genene sine videre til neste generasjon.
- Gjennom flere generasjoner vil de mest veltilpassede individene som regel oftere føre genene sine videre.
- Dette kan blant annet føre til at artene endrer seg. Men det kan også gi opphav til flere arter fordi ulike grupper av den opprinnelige arten utvikler seg i helt ulike retninger.
Nå har forskere fått enda litt mer innsikt i hvordan evolusjonen foregår, og om hvordan flere arter har utviklet seg fra én eneste art. De har nemlig funnet ut hvordan selve stamfaren, eller stammoren, til flere av dagens arter var.
Reinen på Svalbard har blant annet tilpasset seg de røffe forholdene ved å bli mindre. Foto: Brage Bremset Hansen, NTNU
Dette har de gjort ved å studere trær som Darwin støtte på under sin reise til Galapagosøyene i 1835.
– Vi finner ugjendrivelige bevis på øysyndromet i genene til Darwins gigantiske tusenfryd, sier forsker José Cerca ved Institutt for naturhistorie ved NTNU Vitenskapsmuseet.
Han er førsteforfatter av en ny artikkel i Nature Communications der hele 30 ulike forskere fra fire ulike verdensdeler har vært involvert.
Men hva betyr egentlig «øysyndromet»? Først må du vite litt mer om evolusjonen og hvorfor forskere ofte ser til øyer for å forstå den.
- Les også: Den norske ulven er utryddet
Øysyndromet gjør evolusjonen tydelig
Øyer er i det hele tatt svært interessante for den som vil studere evolusjon. På øyer er det nemlig til tider svært tydelig hvordan evolusjonen påvirker forskjellige arter. Hvordan dette skjer kan vi kalle «øysyndromet».
Mange kjenner til de små reinsdyra på Svalbard, en tilpasning som kan ha med både et barskt klima og begrenset tilgang på næringsrik mat å gjøre. En liknende tilpasning fantes blant dvergmammuter på øyer i Nord-Amerika, men disse døde ut for snart 4000 år siden. For noen arter er en konsekvens av øysyndromet altså å bli små.
Det mest berømte eksempelet på tilpasning til livet på øyer er likevel Darwins finkefugler fra Galapagos, en øygruppe som tilhører Ecuador. Han samlet inn fugler fra flere av øyene i løpet av fem hektiske uker. Andre har senere studert dem i årevis. (Egentlig er de ikke finker, men det bryr vi oss ikke om i denne saken. Hysj.)
Fugler som Charles Darwin samlet inn på Galapagos under turen med Beagle. De er tilsynelatende like. Men ikke helt. Foto: Trustees of the Natural History Museum, London
De berømte finkefuglene
Finkene består av 18 ulike arter som alle sannsynligvis har utviklet seg fra én eneste art. Én av disse artene holder til på Cocos Island som tilhører Costa Rica, mens resten hører til på Galapagos.
Alle artene på Galapagos har fått utvikle seg i fred på de fjerntliggende øyene, uten betydelige genetiske bidrag fra fastlandet nesten 1000 kilometer unna.
Denne isolasjonen bidrar sterkt til at evolusjonen blir så tydelig og lettere å studere på øyer. Du slipper gjerne at individer utenfra grumser til resultatene med sine gener.
Noen av artene vi finner på Galapagos i dag er geografisk atskilt lokalt også, men det ser ut til at de først og fremst skiller seg fra hverandre ved at de har tilpasset seg ulike nisjer i omgivelsene.
Artene synger ulikt, noen av dem spiser insekter, andre er vegetarianere, noen har lange nebb mens andre har korte, alt etter hva som er nyttigst for å skaffe mat.
Små variasjoner i fuglenes gener har gitt opphav til flere arter som har spesialisert seg på ulike felter. Disse finkene blir derfor ofte trukket frem som selve kroneksempelet på evolusjon. Men finkene har altså konkurranse av en planteslekt.
Fugler kan tilpasse seg mange slags nisjer. Denne spiser skinnet til haviguaner på Galapagos. Foto: Louie Lea, Shutterstock, NTB
Finkene får konkurranse av evolusjonen til Scalesia
Denne planteslekten er Scalesia. Hele slekta på 15 arter er endemisk for Galapagos. Det betyr at de bare finnes på disse øyene. Slekta består av både busker og trær.
Darwins gigantiske tusenfryd finnes bare på øya Santiago på Galapagos.
Alle disse artene har også utviklet seg fra én eneste art som en eller annen gang i en fjern fortid kom til denne øygruppen.
Men etterkommerne tok senere i bruk flere nisjer, helt ulike leveområder, og utviklet seg etter hvert til flere spesialiserte arter. Akkurat som finkene.
Studerte én art
Forskergruppen har denne gangen tatt for seg én av disse artene. Scalesia atractyloides Arnot. heter planten på latin, men forskerne har altså valgt å kalle den Darwins gigantiske tusenfryd, noe som er litt mer overkommelig å uttale for de fleste av oss.
Dette er et kritisk truet dvergtre som bare finnes på øya Santiago på Galapagos. Santiago er én av de fire øyene som Darwin besøkte under sin reise til øygruppen.
– Vi sekvenserte og beskrev genomet til planten, sier forsker Cerca, noe som betyr at de nå kjenner genene og genrekkefølgen i stor detalj.
Scalesia atractyloides Arnot. er et kritisk truet dvergtre. Foto: Fundacion Charles Darwin/FCD
Cerca jobbet blant annet sammen med professor, genekspert og sisteforfatter Michael D. Martin, også han ved Institutt for naturhistorie.
De fant flere varianter i genmaterialet som kan ha bidratt til at den opprinnelige arten greide å utvikle seg og spre seg til ulike nisjer i omgivelsene.
– Disse er forbundet med vaskulær utvikling, vekst, tilpasning til saltholdighet og blomstringstid, sier Cerca.
Altså ulike muligheter for å tilpasse seg varierende forhold.
Den opprinnelige planten hadde dobbelt sett gener
Genforskningen er kommet mye lengre nå enn for bare få år siden. Du kan finne ut mye mer, ikke bare om planten selv, men også hvordan plantens forgjengere var.
Ved å bruke flere ulike metoder greide forskergruppen derfor denne gang å regne seg tilbake til hvordan den aller første planten må ha vært.
– Vi finner at forfaren til alle arter i slekten Scalesia var en allotetraploid, sier forsker Cerca.
Alle arter av Scalesia stammer fra en hybridplante med dobbelt så mange kromosomer, og dermed også gener, som en normal plante. Det gir et stort utvalg i gener som etterkommere kan utvikle seg fra.
For de fleste av oss høres vel ikke dette umiddelbart ut som en grunn til å bli opprømt, men det betyr at den opprinnelige planten var ganske spesiell.
En allotetraploid er nemlig en variant, en hybrid om du vil, som har dobbelt så mange kromosomer, og dermed også gener, som en normal plante. Det er fordi to forskjellige planter har blandet seg og skapt en slags hybrid superart.
Gruppens arbeid med Darwins gigantiske tusenfryd gir verdifull innsikt som også kan være til nytte for andre forskere som jobber med å forstå hvordan arter tilpasser seg ulike omgivelser. Foto: Fundacion Charles Darwin/FCD
Det gir også et stort utvalg i gener som etterkommere kan utvikle seg fra.
Nå er nok dette mer vanlig enn vi trodde for få år siden, men for forskere er det svære greier likevel.
Verdifullt for flere
– Vi begynner å forstå det genetiske grunnlaget for hvordan denne ene opprinnelige plantearten kan ha utviklet seg til flere arter, konstaterer forsker Cerca.
– Å studere planter og dyr som har utviklet seg på øyer er ekstremt nyttig for å lære hvordan den biologiske evolusjonen faktisk foregår, sier professor Michael D. Martin ved Institutt for naturhistorie ved NTNU Vitenskapsmuseet.
– Vår studie er den første dybdeanalysen av de mange genetiske endringene planter går gjennom for å tilpasse seg øyomgivelsene. Dette gir oss innsikt i evolusjonen bak alle livsformer på kloden, sier professor Martin.
Gruppens funn kan være til nytte for andre forskere som jobber med å forstå hvordan arter tilpasser seg ulike omgivelser.
Nå vet vi nemlig enda litt mer om hvordan arter greier å henge med og endre seg varierende forhold. Dette er kanskje spesielt viktig i en tid der omgivelsene flere steder på planeten tilsynelatende forandrer seg raskere enn på lenge.
Referanse: Cerca, J., Petersen, B., Lazaro-Guevara, J.M. et al. The genomic basis of the plant island syndrome in Darwin’s giant daisies. Nat Commun 13, 3729 (2022). Published 28 June 2022. https://doi.org/10.1038/s41467-022-31280-w
