Människan ett djur bland andra

Nyligen upptäckte forskare vid Uppsala universitet en helt ny celldelningsmekanism, som används av mikroorganismer som lever under extrema förhållanden och tillhör en tredje, relativt okänd livsform, arkéerna. Grovt uppdelat efter celluppbyggnad och funktion kan man säga att det finns tre utvecklingslinjer; eukaryoter (här ingår växter, djur, svampar och många mikroorganismer), bakterier samt arkéer.
- En del egenskaper hos arkéer är unika, men de har även funktioner som är nära släkt med de hos eukaryota organismer, inklusive människa. För mig ligger nog det största intresset i deras unika biologi, som gör att vissa arter kan leva vid väldigt höga temperaturer, säger Rolf Bernander, professor i molekylär evolution.
Cellerna hos dessa arter är skyddade av ett extra värmetåligt membran, som gör att de kan stå emot högre temperaturer än andra livsformer, och gruppen har nyligen kunnat visa att celldelningsmaskineriet är besläktat med de mekanismer som bland annat hiv-viruset använder sig av för att skicka ut nya viruspartiklar från infekterade celler. Det finns flera andra intressanta aspekter, inte minst när man betänker den heta ursoppa som i begynnelsen puttrade och kan ha spelat en viktig roll för själva livets uppkomst. Ogynnsamma förhållanden, som brännande syra, stora havsdjup och en total brist på solljus är inte några problem för dessa organismer.
- Med hjälp av vätgas och koldioxid från Jordens inre kan arkéer till och med ge upphov till separata ekosystem, vilket bland annat innebär att livet på Jorden skulle kunna fortsätta även om solen slocknade. Arkéerna hör också till de vanligaste mikroorganismerna i stora delar av världshaven, men eftersom man inte letat med rätt metoder, är det inte förrän under senare år som detta har kunnat konstateras, säger Rolf Bernander.

En fyrdubblad arvsmassa

För minst 450 miljoner år sedan, före uppkomsten av de käkförsedda ryggradsdjuren, fördubblades hela arvsmassan två gånger. Alla utvecklingslinjer har sedan dess förlorat mycket av det fördubblade materialet. Vissa ryggradsdjurs arvsmassa har dubblerats vid ytterligare tillfällen sedan dess, och många djur är därför betydligt mer genetiskt komplexa än människan.
- Vi vill förstå förloppen som format arvsmassan. Vad ser vi idag och hur har det uppkommit? I och med att det finns kopior av samma gener öppnas möjligheten för någon av dessa att förändras och ge upphov till nya funktioner, säger Daniel Ocampo Daza, doktorand vid institutionen för neurovetenskap.
Genom kartläggningen av hela genomet för lancettfisken, ryggradsdjurens närmaste släkting, kunde man förra året för första gången visa att fyrdubblingen av arvsmassan ägt rum. Det var ett svårt arbete eftersom så stora delar av det ursprungliga materialet har försvunnit eller bytt plats, men det finns fortfarande tillräckligt mycket kvar för att jämförelser mellan arter ska vara möjliga.
- Trots att helgenomsduplikationer är väldigt omvälvande händelser är de inte ovanliga. Inom växtriket är de oerhört vanliga, och man tror att det kan vara en anpassning till ett stillastående liv. En växt kan förändras mycket från en generation till en annan, något som är ovanligt i djurriket.
Daniel Ocampo Daza berättar att det bland arterna, förutom fiskar och grodor, även finns en sydamerikansk ökenråtta som relativt nyligen dubblerat sin arvsmassa, vilket är ytterligare ett bevis på att evolutionen är ständigt pågående. Även för däggdjur.
- Jämförande analyser av olika arters hela arvsmassa på ett molekylärbiologiskt plan gör att vi på ett säkert sätt kan läsa av evolutionen. Bara under 2000-talet har kunskapen kring evolutionen ökat exponentiellt, mycket tack vare möjligheten att kartlägga hela genom.
Man har redan avverkat ett stort antal djurarter och det går idag betydligt fortare än tidigare. Daniel Ocampo Daza menar att takten inte heller visar tecken på att sakta in.
- Det är en otrolig utveckling, inte bara inom biologin. Den är ett led i alla de frågor vi människor har. Var kommer vi ifrån? Hur hamnade vi här? Vår plats i det stora evolutionära trädet, som vi delar med allt som lever, klarnar. Jag tycker att det är fascinerande att vi kan närma oss de här frågorna genom vår arvsmassa och vill slå ett slag för grundforskningen. Det som tycks enkelt kan dölja en oerhörd komplexitet. Jag tror inte att vi kan förstå oss själva utan att förstå det sammanhang vi ingår i, säger Daniel Ocampo Daza.

Evolutionen gynnar inte alltid de bäst lämpade

Darwins idé om det naturliga urvalet bygger på att förändringar som gagnar individen och populationen står för utvecklingen av olika arter. Men det är en sanning med modifikation. I dagarna publicerade en forskargrupp vid Uppsala universitet resultat som visar att även förändringar som är negativa för individen bidrar till evolutionen.
- Vi tittade på vissa gener som utvecklats snabbt och jämförde människa med chimpans. Varför skedde denna utveckling så snabbt hos människor? Det borde vara ihopkopplat med naturligt urval, men istället hittade vi en annan mekanism, som bygger på att mutationer inträffar med hög frekvens i vissa delar av arvsmassan och leder till snabba förändringar, säger Matthew Webster, forskare vid institutionen för medicinsk biokemi och mikrobiologi.
Gener är i allmänhet mycket konserverade inom och mellan arter, men mutationer kan leda till förändringar som blir permanenta. Dessa mutationer ger ofta upphov till negativa, ibland skadliga förändringar och inträffar i regioner som brukar kallas hot spots, eftersom mutationerna lättare fixeras där.
- Det är viktigt att bestämma vilka gener det är som gör oss till människor, och vilken utveckling som har lett fram till vår anpassning till miljön. Ett exempel på en mutation som i slutänden gjort oss mer anpassade till det liv vi lever är förändringen av vår tumme, som ju varit en förutsättning för människans utveckling, säger Matthew Webster.
Snabba förändringar av arvsmassan beror alltså snarare på felläsningar av densamma vid celldelningen, än på ett naturligt urval som gynnar goda förändringar.
- Forskare får nog tänka om, och hitta bättre sätt att identifiera de mekanismer som lett till, och fortfarande leder till människans anpassning till miljön. Darwins idé räcker inte för att förklara varför vi ser ut och fungerar som vi gör. Min forskning visar inte att alla haft fel, men att vi nu har kommit ett steg längre på vägen till att förstå hur evolutionen fungerar.