Artenes opprinnelse endret radikalt vårt syn på naturen, og vår plass i den. Det ville derfor ikke være noen overraskelse om bokas første kapittel tok for seg tidligere teorier om artenes tilblivelse, relevante filosofiske betraktinger og liknende. Men det gjør det ikke. Første kapittel handler mest om duer.

Eksosbefengte storbyer langs vår rute har bydd på lite dyreliv. Men én trofast innbygger ser aldri ut til å svikte, enten det er i Brasil eller Chile. Bydua tusler rundt og kurrer på sin sedvanlige måte, og ser ut til å trives i vårt selskap.

Dette gir oss påskudd til å fortelle om en viktig illustrasjon for Darwins teori om evolusjon gjennom naturlig utvalg, nemlig variasjon hos domestiserte arter og kunstig seleksjon. Temaet preger hele første kapittel av Artenes opprinnelse.

Duer, og andre ålreite dyr

En av de store farsottene i det viktorianske England var dueavl. Den noe spesielle fritidssysselen gikk på tvers av klasseskiller og profesjoner. Det gikk sport i å avle fram individer med særegne trekk, enten det var snakk om stilig fjærdrakt eller punktlig brevleveranse.

Darwin lot seg også rive med, men av andre årsaker enn avlere flest.

Med et trenet øye gikk Darwin nemlig vitenskapelig til verks for å undersøke hvordan de ulike ”menneskeproduktene” var dannet, varierte og ble endret gjennom kunstig seleksjon. Dette var noe få hadde gjort før ham.

Og når det gjaldt fakta, var ikke Darwin kresen. Han forhørte seg med dueavlere fra alle samfunnslag, også dem som var lavere enn hans eget. Han ble også medlem av ikke mindre enn tre dueavls-klubber.

Det skal nevnes at Darwin ikke kun begrenset seg til duer. Andre domestiserte arter som kål, hunder, harer og sauer opptok ham også i stor grad. Men fra 1855 og fram til han begynte å skrive på Artenes opprinnelse sommeren 1858, var det duer som sto i hodet på ham.

Variasjon som råmateriale

Den selekterende kraften i naturen kan være vanskelig å observere. Men for Darwin var menneskets selektive styring av domestiserte arter en relevant sammenlikning. Darwin hadde forstått at grunnprinsippene for endring er i stor grad de samme i begge tilfeller.

La oss fortsette med duer. Duer varierer i trekk. Noen har korte nebb, andre har lange nebb; noen har ekstravagant fjærdrakt, andre har et mer pjuskete utseende (i våre øyne, vel å merke) osv.

Darwin hadde lite greie på den genetiske basisen for arv og variasjon. Likevel var det åpenbart for ham at de fleste av de varierende trekkene var mer eller mindre arvelige. Som hos oss mennesker hadde dueavkom en tendens til å likne sine foreldre.

Hvis man gjennom flere generasjoner kun lot individer med spesifikke egenskaper få parre seg, kunne man endre duer (og andre arter) og ’tilpasse’ dem menneskets preferanser.

En liten samling av hunder vi har truffet i løpet av eksepedisjonen (untatt forfaren, ulven; foto: U.S. Fish and Wildlife Service, Wikimedia Commons)

Trolig har vi helt siden vi begynte å temme ville arter for omkring 10 000 år siden, selektert til fordel for visse egenskaper. Enten det er snakk om tamhet, kjøtt, ull eller melk.

Og etter flere tusen år har vi altså avlet fram arter som i dag er mer eller mindre uvurderlige for våre samfunn. Og som er betydelig modifisert fra sine ville forfedre.

Det er for eksempel ikke så veldig mye ved en chihuahua som minner om en ulv lenger.

Avstamning med modifisering

Darwin argumenterer også for at de ulike duerasene er utviklet fra én stamform, nemlig klippedua, Columba livia (deriblant bydua). Han hevder videre at dette sannsynligvis er tilfelle for andre av våre husdyr også.

Ulikhetene mellom duerasene er så store at de trolig ville blitt klassifisert som egne arter av ornitologer, dersom de hadde blitt fortalt at det var ville fugler, skriver han.

Samling av ulike domestiserte dueraser 

For Darwin var dette selvsagt relevant, etter som det viste at én art kan gi opphav til flere former når de utsettes for ulike seleksjonstrykk (i dette tilfellet menneskelige preferanser).

Darwins duer kan nok ikke tilskrives noen spesiell rolle for selve oppdagelsen av evolusjonsteorien, men den ga han innsikt i endringskraften til seleksjon når individuell variasjon i en populasjon var til stedet.

Vesensforskjell

En åpenbar forskjell mellom kunstig seleksjon og naturlig seleksjon, er at førstnevnte er drevet fram av en bevisst selekterende agent, nemlig mennesket. I naturen er det naturligvis annerledes. Og Darwin var påpasselig med å gjøre en distinksjon mellom de to formene for seleksjon.

Med kunstig seleksjon kan markante endringer skje i løpet av bare noen få generasjoner (hos arten man selekterer på). Darwins poeng var at naturen, gjennom å la de individene innenfor hver art som var best tilpasset levemiljøet sitt, på liknende måte kunne skape like store forandringer, gitt mange nok generasjoner. Uansett hvor små, gradvise og usynlige endringene syntes å være i løpet av en mannsalder.

Som Darwin selv skriver i kapittel tre av Artenes opprinnelse:

«We have seen that man by selection can certainly produce great results, and can adapt organic beings to his own uses, through the accumulation of slight but useful variations, given to him by the hand of Nature. But Natural Selction, as we skall hereafter see, is a power incessantly ready for action, and is as immesurably superior to man’s feeble efforts, as the works of Nature are to those of Art.”

Liv eksisterer i en nærmest ufattelig variasjon på jorda, og i de aller fleste av klodens kriker og kroker finnes liv. Hvordan har alle disse artene blitt til? Og hva er egentlig en art?

Det siste spørsmålet kan kanskje virke banalt, men faktum er en art kan defineres på flere måter. Likevel (og heldigvis) gjenkjenner de ulike definisjonene stort sett de samme artene.

En elg er med andre ord en elg, uansett hvilken artsdefinisjon man benytter.

Det biologiske artsbegrepet
Innenfor evolusjonsbiologien defineres en art ut i fra det biologiske artsbegrepet. I denne definisjonen er det reproduktiv isolasjon som avgjør hva som er en art:

En art er en gruppe individer som reproduserer seg (eller kan reprodusere seg) med hverandre og få fruktbart avkom, og som er reproduktivt isolert fra andre slike grupper (dvs. andre arter).

Hest og sebra tilhører med andre ord forskjellige arter fordi de ikke kan parre seg med hverandre og få fruktbart avkom.

Men betyr dette at hest og esel egentlig er samme art, ettersom disse kan parre seg med hverandre og frembringe muldyr?

Det finnes mange eksempler på hybridisering ute i naturen, men ofte har disse hybridene dårlig helse eller er sterile. Mange hybrider kan derfor ikke defineres som ”fruktbart avkom”.

Muldyret for eksempel, er stort sett ikke i stand til å parre seg videre, og dette er grunnen til at hest og esel kan defineres som forskjellige arter.

Tilfeller av hybridisering i naturen er en av grunnene til at det enkelte ganger er vanskelig å definere hva som er en art.

Spennende fagfelt
Reproduktiv isolasjon definerer altså arter innenfor evolusjonsbiologien. Forskning på artsdannelse blir derfor i stor grad det samme som å undersøke hva som kan forårsake dannelsen av forplantningsbarrierer mellom populasjoner.

I dag vet vi at reproduktiv isolasjon mellom populasjoner kan oppstå på forskjellige måter, men hyppigheten av de ulike artsdannelsesprosessene diskuteres flittig.

En form for artsdannelse er likevel alle enige om forekommer svært ofte, nemlig den som kalles geografisk (allopatrisk) artsdannelse.

Geografisk artsdannelse
Se for deg en populasjon som over tid deles i to av en geografisk barriere (et fjell, en elv, eller en annen fysisk barriere). Hvis miljøet på hver side av barrieren er ulikt, vil individene i de to populasjonene (gjennom naturlig utvalg) utvikle ulike tilpasninger over tid. Og det er disse forskjellige tilpasningene som kan føre til at det oppstår en forplantningsbarriere mellom de to populasjonene.

De to populasjonene defineres som ulike arter på det tidspunktet de har utviklet seg så forskjellige fra hverandre at de ikke lenger er i stand til å få fruktbart avkom med hverandre.

Lokale tilpasninger i isolerte populasjoner kan altså føre til reproduktiv isolasjon og dermed artsdannelse. Men hvilke evolusjonære endringer er det egentlig som gjør to populasjoner reproduktivt isolert fra hverandre?

Sideprodukt
Lista over hvordan lokale tilpasninger kan medføre reproduktiv isolasjon er lang.

Evolusjon i de to populasjonene kan for eksempel ha ført til morfologiske endringer som gjør at partnere ikke finner hverandre attraktive, ikke gjenkjenner hverandre som potensielle partnere eller som rett og slett gjør parring ikke lenger fysisk mulig.

Adferd kan også endres gjennom evolusjon, slik at flørting og kurtiseringsadferd ikke lenger forstås av individer fra andre populasjoner.

Isolerte populasjoner kan også utvikle inkompatibilitet på gen-nivå, med alt fra sterile hybrider til problemer med sammensmeltingen av kjønnsceller som resultat.

Artsdannelse er altså (som oftest) ikke et direkte resultat av naturlig seleksjon for mindre genflyt mellom populasjoner (det finnes spennende unntak til denne regelen). Derimot er artsdannelse langt oftere et sideprodukt av at isolerte populasjon tilpasser seg sitt lokale miljø (gjennom naturlig utvalg).

100 norske vitenskapsfolk ble i 1996 bedt om å nevne den boka de oppfattet som tidenes viktigste faglitterære bok. Av disse svarte over 40 Artenes opprinnelse. I dag, 24. november 2008, er det 149 år siden boka første gang ble publisert.

Det er i Artenes opprinnelse Darwin lanserer sin evolusjonsteori. Boka var et resultat av over 20 år med hardt arbeid og var på mange måter  startskuddet for evolusjonsbiologi som fagfelt.

Mange års arbeid
Helt nøyaktig når Darwin første gang begynte å utforme sin evolusjonsteori vet ingen, men dagboknotatene hans gir grunn til å tro at det skjedde en gang rundt 1838. Ettersom Darwin gjorde landgang i Storbritannia i 1836, var det altså ikke på selve jordomseilingen med HMS Beagle at han utformet sin teori. Observasjonene han gjorde underveis på ekspedisjonen var likevel helt avgjørende for at han i det hele tatt begynte å interessere seg for evolusjon.

Men hvis Darwin allerede seint i 1830-årene var inne på evolusjonstanken, hvorfor publiserte han ikke teorien før i 1859, over 20 år seinere?

Darwins treghet har vært et yndet debatt-tema lenge og flere forklaringer er blitt foreslått.

Noen fremhever at Darwin brukte så lang tid for å kunne skaffe seg nok dokumentasjon på at teorien hans faktisk stemte. Andre har pekt på hans dårlige helse som forklaring på at publiseringen av teorien drøyde. En tredje tolkning har vært at Darwin fryktet for hvordan det religiøse og moralske viktorianske samfunnet han var en del av ville motta teorien hans. En fjerde mulighet er at Darwin følte seg sikker på at ingen andre enn han kunne komme opp med en tilsvarende teori.

Ingen vet med sikkerhet årsaken til at Darwin ikke publiserte teorien sin lenge før han til slutt gjorde. Den faktiske forklaringen kan sikkert inneholde elementer fra samtlige av de overnevnte hypotesene. Langt mer vet vi derimot om grunnene til hvorfor Darwin plutselig fikk slik hastverk med å publisere teorien sin.

Brev til besvær
18. juni 1858 mottok Darwin et brev med et poststempel fra det fjerne østen. I brevet lå det et dokument som nærmest til punkt og prikke beskrev en teori identisk med hans egen. Han kunne ikke tro det han hadde lest. Var han virkelig ikke den første til å ha tenkt på evolusjon gjennom naturlig utvalg? Hadde alle årene med jobbing vært forgjeves? Darwin var knust.

Avsender av brevet var Alfred Russel Wallace, en engelsk naturalist og oppdagelsesreisende, som på tidspunktet han sendte brevet var i Indonesia. Der studerte han naturen og samlet inn alle slags dyr og planter han kom over. En natt han var syk og slet med feber, kom han opp med en tilsvarende evolusjonsteori som Darwin. Han skyndte seg å skrive teorien sin ned og sendte et utkast av den til Darwin. Wallace og Darwin hadde brevvekslet noe tidligere, og Wallace ville høre hva Darwin syntes om den nye ideen hans. Han skulle bare visst.

På tross av skuffelsen var Darwin i utgangspunktet innstilt på å sende Wallace sitt brev til en journal, slik at det kunne publiseres. Men to av Darwins venner, som begge visste om Darwins arbeid de siste 20 årene, foreslo at Wallace og Darwin kunne publisere sin evolusjonsteori sammen. Og Darwin var han ikke vanskelig å be. Publiseringen skjedde 1. juli 1858 i Linnean Society of London. På den andre siden av jorda var Wallace uvitende om det som foregikk i London.

Hastverk
Nå hadde Darwin ingen tid å miste. Han måtte få publisert teorien sin sammen med alle de observasjoner og fakta han hadde samlet inn de siste 20 årene og som underbygget evolusjonsteorien hans. Dette hadde det ikke vært plass til i den korte fellespublikasjonen hans sammen med Wallace. På 14 intense måneder skrev derfor Darwin sin berømte bok Artenes opprinnelse.

Til å skulle bli en av de mest innflytelsesrike bøker verden har sett, var det et svært beskjedent førsteopplag som ble trykket. Forleggeren var usikker på interessen for Darwins bok, og valgte å trykke opp kun 1 250 eksemplarer. Samtlige ble revet bort dagen boka ble lagt ut for salg (som faktisk var 22. november, 24. november er kun den offisielle publiseringsdatoen).

Et andreopplag av førsteutgaven ble aldri utgitt. Grunnen til dette var at Darwin var langt fra fornøyd med enkelte deler av boka. Det hadde rett og slett gått for fort i svingene. Han skyndte seg derfor å gjøre en del endringer som han fikk overlevert forlaget, før boka skulle trykkes opp på nytt. En ny utgave av boka kom derfor ut allerede i 1860. I alt produserte Darwin seks utgaver av Artenes opprinnelse før sin død i 1882.

En bok verdt å eie
Det finnes altså kun ett opplag av førsteutgaven av Artenes opprinnelse, og dette var ikke på flere enn 1 250 eksemplarer. Hvor mange av disse som eksisterer i dag, vites ikke, men én av dem befinner seg på Biologisk bibliotek ved Biologisk institutt i Oslo.

Artenes opprinnelse er på mange måter en frisk og raskt 149-åring. Boka er fortsatt aktuell og er den dag i dag i stand til å skape debatt. En gjennomlesning er kanskje ingen dum måte å markere bokas fødselsdag på?

(Bilde 1) Artenes opprinnelse inneholder ingen matematiske formler og kun én figur, nemlig denne illustrasjonen. Diagrammet viser hvordan en art blir til nye arter over tid.

(Bilde 2) Fotografi av Darwin (mest sannsynlig) tatt året Artenes opprinnelse ble utgitt.

(Bilde 3) Darwins påstander i Artenes opprinnelse ble motttatt med blandede følelser. Bildet viser en karikaturtegning der en ape har fått Darwins hode.

At evolusjon kun er en tilfeldig prosess, synes å være en utbredt oppfatning. Naturlig nok setter derfor mange spørsmålstegn ved hvordan det er mulig at komplekse strukturer som øyne og hjerne kan ha utviklet seg gjennom evolusjon. Men er det virkelig slik at evolusjon ikke er annet enn et sjansespill?

Svaret er definitivt nei. Likevel er det riktig at tilfeldigheter spiller en viktig rolle i evolusjonsprosessen. Evolusjon gjennom naturlig utvalg er nemlig en to-trinns prosess, og i det første trinnet er det tilfeldighetene som råder.

Trinn en – variasjon
Variasjon er en essensiell ingrediens for at evolusjon kan finne sted. Utgangspunktet for evolusjon gjennom naturlig utvalg er nemlig at individer i varierende grad er tilpasset det miljøet de lever i. Uten variasjon vil alle individer være like godt tilpasset og ingen evolusjon vil kunne skje. Men variasjon er sjelden mangelvare.

I hver eneste generasjon dannes det nemlig ny variasjon ved at det oppstår endringer i arvematerialet i form av f.eks. mutasjoner. Hver generasjon er sånn sett en ny kilde til variasjon. Men er det mulig å forutsi hvor i arvematerialet nye endringer vil skje?

Nei. Å gjette hvor neste endring i arvemateriale oppstår er umulig. Den variasjonsproduserende delen av evolusjon er derfor en helt tilfeldig prosess.

Trinn to – naturlig seleksjon
Variasjon innad i en populasjon (dvs. forskjeller mellom individer) oppstår altså tilfeldig. Derimot er det langt i fra tilfeldig hvilke av disse individene som overlever og får barn.

Naturlig utvalg fungerer nemlig som en filtreringsprosess: fordelaktige endringer i arvematerialet tas vare på, mens endringer som er ufordelaktige lukes ut. Individer bedre tilpasset sitt levemiljø vil altså i større grad overleve og få barn enn individer som er dårligere tilpasset sine omgivelser.

Evolusjon er derfor langt i fra kun en tilfeldig prosess, men kan heller sies å være en ikke-tilfeldig sortering (dvs. naturlig utvalg) av tilfeldig oppstått variasjon (f.eks. mutasjoner). Innflytelsen av denne ikke-tilfeldige sorteringen på evolusjonsprosessen er enorm og kan ikke neglisjeres.

Konvergent evolusjon
At evolusjon ikke er en tilfeldig prosess, kan blant annet observeres ved at forskjellige arter utvikler seg i samme retning uavhengig av hverandre. La oss bruke som eksempel akvatiske dyr som trenger å være raske svømmere, enten det er for å skaffe seg mat eller for å unngå å bli mat selv.

Tilfeldig oppstått variasjon i generasjon på generasjon har ført til at ulike kroppsformer har oppstått og blitt testet ut hos disse organismene. Og i samtlige av disse generasjonene har naturlig utvalg valgt ut de kroppsformene som har fungert best (de som var best til å svømme fikk flere barn enn de som var mindre gode til å svømme).

Resultatet er at forskjellige organsimegrupper som delfiner (pattedyr), haier (bruskfisk) og mange fisk, alle har mer eller mindre den samme kroppsfasongen; en strømlinjeformet kropp, som gjør at de kan bevege seg raskt i vannet på en energimessig gunstig måte.

At evolusjon kommer opp med mer eller mindre samme ”løsning” på et ”problem” felles for mange ulike arter, kalles konvergent evolusjon. I naturen finnes tallrike eksempler på dette fenomenet. Dette har fått enkelte forskere til å fundere på hvorvidt livet på jorda ville utviklet seg ganske likt dersom evolusjonsprosessen hadde kunnet blitt startet helt på nytt igjen.

Hva tror du?
Vi kjører i gang et tankeeksperiment.

La oss si vi hadde kunnet gå 500 millioner år tilbake i tid og «restartet» evolusjonsprosessen, dvs. latt livet utvikle seg på nytt fra de livsformene som eksisterte da (for 500 millioner år siden fantes det antakeligvis kun liv i havet, ikke på land). Tror du dyr liknende oss mennesker hadde utviklet seg de påfølgende millioner av år?

Charles Darwins evolusjonsteori lærte oss at mennesket utviklet seg fra apene og at sjimpanser, gorillaer og orangutanger er våre nærmeste evolusjonære slektninger. Men den som først klassifiserte oss sammen med apene, var en svenske.

Svenskene har utvilsomt gitt verden mye: Volvo, IKEA, H&M, Jan Boklövs V-stil, Hockeypulver osv, men vårt broderfolks kanskje viktigste bidrag er vitenskapsmannen Carl von Linné (bildet over er malt i 1739). Linné ble født 1707 og døde 1778. I 2007 var det altså 300 år siden hans fødsel.

Hierarkisk orden
Linné var en driftig kar. Han ønsket intet mindre å navngi og systematisere samtlige skapninger Gud hadde satt på jorda. Han laget derfor sitt eget klassifiseringssystem og satte i gang. Og en god jobb gjorde han, for ved sin død hadde han klart å publisere beskrivelser av over 4 000 dyrearter og over 7 500 plantearter.

Linnés system benyttes innenfor biologien den dag i dag. Det er derfor ikke uten grunn han regnes for å være den moderne taksonomiens far.Klassifiseringssystemet til Linné kalles på fagspråket den binomiale nomenklatur (det er altså et to-navnsystem). I Linnés system får nemlig alle arter to latinske navn, et slektsnavn og et artsnavn.

For eksempel ga han vår art navnet Homo sapiens. Homo er slektsnavnet vårt, mens sapiens er artsnavnet vårt. Men Linné ga seg ikke med å gruppere arter i slekter. Han ville sortere alle verdens arter i et hierarki. Løsningen ble å ordne slekter i større grupper kalt familier, ordner, klasser, rekker og riker.

Jo lenger oppe i hierarkiet man befinner seg, dess færre kategorier. Det er for eksempel færre riker enn det er rekker, færre rekker enn det er klasser osv. Videre er det slik at en slekt inneholder færre (eller like mange) arter enn en familie, en familie færre (eller like mange) arter enn en orden etc.

MEMO
Husketeknikker er mye i fokus både på Schrödingers Katt og i Newton om dagen. Her følger derfor en MEMO-teknikk for å huske Linnés hierarki. La oss bruke hvordan han klassifiserte menneske som eksempel.Vi tilhører riket dyr, rekken ryggstrengdyr, klassen pattedyr, orden primater, familien Hominidae, slekten Homo og arten sapiens.

Setter man sammen førstebokstavene (uthevet) i de ulike delene av hierarkiet, får man ordet R-R-KOFSA:

Rike
Rekke
Klasse
Orden
Familie
Slekt
Art

Si ordet R-R-KOFSA 20 ganger før du legger deg, og du vil (kanskje) huske essensen av Linnés vitenskapelige arv for alltid!

I likhet med alle arter på jorda er mennesket (Homo sapiens) et produkt av millioner av år med evolusjon. Vår art har derfor ikke alltid eksistert, men har utviklet seg gradvis fra tidligere livsformer gjennom enormt mange år. Men i motsetning til hva mange synes å tro, har vi ikke utviklet oss fra sjimpanser. Kan vi allikevel kalle oss aper?

Det som derimot er riktig er at sjimpanser er menneskets nærmeste (nålevende) evolusjonære slektning. Men hva betyr dette egentlig?

Ettersom alle livsformer på jorda stammer fra den samme ”urorganismen” (som levde noen milliarder år tilbake), er alle arter i slekt med hverandre. Darwin benyttet blant annet metaforen om ”livets tre” for å tydeliggjøre dette slektskapet.

Livets tre 
Darwins metaforiske tre representerer alle organismer som noen gang har eksistert på jorda; knoppene ytterst på hver grein representerer arter som lever på jorda i dag, greinene symboliserer alle tidligere individer som har eksistert, og hver enkelt forgreining representerer en artsdannelse (se bildet nederst som inspirasjon for å se for deg ”livets tre”).

Beveger man seg langs en grein, i retning stammen, reiser man altså bakover i evolusjonær tid.

La oss ta for oss greina der menneskearten sitter på tuppen. Hvis vi starter å bevege oss innover denne greina, beveger vi oss altså bakover i tid langs vår evolusjonære linje. Etter å ha passert hundretusener av forfedre, vil vi etter hvert komme til en forgrening. Hvilken nålevende art tror du vi møte på hvis vi følger denne nye greina i retning nåtid?

Kan vi kalle oss aper? 
Siden sjimpanser er menneskets nærmeste evolusjonære slektning, er svaret selvsagt nettopp sjimpanser. Forgreiningen vi støtte på representerer nemlig menneskets og sjimpansens felles forfar. Individene som tilhørte denne arten er ikke lenger blant oss (de levde for mellom 5-8 millioner år tilbake), men vi kan allikevel si en god del om dem på grunn av fossiler som strekker seg langt tilbake mot forgreiningen.

Det vi med sikkerhet kan si er at forfaren vår var en ape. Og den så helt annerledes ut enn det både sjimpansen og vi gjør i dag. Betyr dette at vi er aper?

Å hevde at evolusjonsteorien ikke kan motbevises er det samme som å si at det ikke går an å teste den. Ingen av delene er riktig.

Det er faktisk mange tester og observasjoner som kan slå beina under teorien.

Harde fakta
For eksempel er Darwins ideer på tiltalebenken hver eneste gang et nytt fossil blir funnet. Et hovedprinsipp innen evolusjonsteorien er nemlig at alt liv på jorda er i slekt med hverandre og har utviklet seg fra tidligere livsformer.

Nye fossiler forventes derfor å passe inn i den rekkefølgen evolusjonsteorien påstår livet utviklet seg i; de eldste encellede organismene bør finnes i eldre lag enn flercellede organismer, fossile pattedyr bør være yngre enn de tidligste fossilene av reptiler osv.

Et kanin-fossil i tidsperioden kambrium (542 – 488 millioner år tilbake, dvs. på et tidspunkt det i følge evolusjonsteorien ikke eksisterte et eneste pattedyr) ville derfor vært dårlige nyheter for evolusjonsteorien.

Men kaniner fra kambrium eller fullstendig malplasserte fossiler har enda til gode å bli funnet. Dette til tross for at det i dag er blitt oppdaget millioner av fossiler verden over.

Ingen fugler med bryster
Fossiler som utgjør overgangsformer mellom ulike grupper av organismer er kanskje spesielt interessante med tanke på evolusjonsteoriens troverdighet.

I dag finnes flere eksempler på slike overgangsformer, men den mest kjente er kanskje Archaeopteryx, også kjent som urfuglen. Med tenner i munnen og fjær på kroppen er Archaeopteryx på mange måter en blanding av reptil og fugl. Likevel passer denne merkelige organismen fint inn i teorien om evolusjon. Grunnen til dette er at man mener fugler utviklet seg fra reptiler.

Derimot er det ingen som forventer å finne fossiler av fugler med bryster eller fjærkledde pattedyr. Grunnen til dette er at fugler og pattedyr utviklet seg fra forskjellige grupper av reptiler, og er slikt sett ikke del av den samme evolusjonære linja. Funn av overgangsformer mellom fugl og pattedyr ville derfor vært vanskelig å forklare for evolusjonsteorien. Men slike fossiler har heller aldri blitt funnet.

Genenes klare tale
De siste tiårenes voldsomme teknologiske utvikling innefor fag som genetikk og cellebiologi har også satt evolusjonsteorien på prøve.

Forskning innenfor disse fagene har vist at alle organismer har den samme strukturen på arvematerialet sitt. Bakterier, alger, sopp, planter og dyr har alle DNA i cellene sine, og mange av de samme genene er å finne i alt fra gjær til mennesker.

Siden evolusjonsteorien påstår alt liv på jorda har utviklet seg fra én opprinnelig livsform (for noen milliarder år tilbake), er det ingen overraskelse at alle organismer har lik struktur på arvematerialet sitt, eller at vi deler mange av de samme genene.

En robust teori
Evolusjonsteorien har vist seg å tåle tidens tann. I 150 år har forskere satt et kritisk søkelys på om teorien holder vann. I dag er det klart at teorien mildt sagt er en meget god forklaring på livets utvikling.

At evolusjon fører til organismer perfekt tilpasset sitt levemiljø, er ikke riktig. Faktisk er vår egen kropp full av eksempler på det motsatte.

Livsfarlige munnfuller og halebein til besvær
Har du for eksempel tenkt på hvor lite hensiktsmessig det er at lufta vi puster og maten vi svelger må entre kroppen gjennom den samme trange åpningen?

Et menneske overlever ikke mange minuttene uten tilgang på luft. Likevel er vi konstruert slik at all mat vi spiser i begynnelsen må passere gjennom det samme røret vi er avhengige av for å kunne puste. Dette kan neppe kalles intelligent design.

En annen raritet ved menneskekroppen, er halebeinet. Denne beinstrukturen har ingen spesiell funksjon hos oss i dag, og er kun et bevis på vårt nære slektskap med aper. Alle som har kjent den bitende smerten etter å ha slått halebeinet, kunne nok tenkt seg ett annet evolusjonært opphav.

Sjeldent både i pose og sekk
Evolusjon fører altså ikke til perfeksjon. Det er flere grunner til dette.

For eksempel er perfekte løsninger vanskelig å oppnå når det som er den beste løsningen varierer med hva som skal optimaliseres. Ironisk nok er menns testikler et eksempel på at det er vanskelig å få både i pose og sekk.

Hvorfor henger gutters testikler på utsiden av kroppen i stedet for å være plassert trygt inne i den, slik andre viktige organer?

Svaret dreier seg om temperatur. Disse organene fungerer nemlig best noen grader lavere enn de 37 kroppen holder. Ved å plassere dem i en pung på utsiden av kroppen, sikres derfor en mer effektiv produksjon av sædceller enn om testiklene hadde befunnet seg inne i kroppen.

I valget mellom god beskyttelse og effektiv kjønnscelleproduksjon, var det hensynet til høy reproduksjonsevne som opp gjennom evolusjonshistorien vant fram.

Faktisk kan testiklenes evne til å volde eieren smerte forklares ut i fra deres utsatte plassering på mannekroppen. Testiklenes følsomhet gjør at de naturlig nok utsettes for så lite risiko som mulig av sine eiere. Det hjelper nemlig lite å ha en effektiv sædcelleproduksjon, hvis testiklene ikke tas godt vare på.

Raske miljøendringer
Evolusjonære endringer ofte tar tid. Dette begrenser også organismers tilpasningsevne. Evolusjon gjennom naturlig utvalg tilpasser nemlig alltid en art til det miljøet den til en hver tid befinner seg i. Ved raske endringer i en arts levemiljø, vil rett og slett ikke alltid evolusjonen være i stand til å holde følge.

Nok en gang fungerer vår egen art som eksempel.

Måten vi mennesker lever på i dag, likner svært lite på hvordan livet artet seg for våre forfedre kun noen tusen år tilbake. Vår kulturelle utvikling har skjedd så raskt at evolusjonen har problemer med å henge med i svingene. Kroppen vår er for eksempel tilpasset helt andre typer bruk enn åtte timer daglig foran en PC-skjerm.

Musearm og andre kontorrelaterte plager var neppe vanlige problemer da mennesket jaktet mammut.

Utgangspunktet begrenser
Nye trekk hos organismer dukker aldri opp fra intet, men er alltid modifiseringer av allerede eksisterende strukturer. Evolusjonens muligheter for å komme opp med optimale løsninger er derfor også begrenset av hvordan utgangspunktet ser ut.

Hval er etterkommere av landlevende pattedyr, som tilpasset seg et liv i havet for omtrent 50 millioner år tilbake. På tross av alle disse årene som akvatiske dyr, er hval fortsatt avhengig av å komme opp til overflaten for å trekke pusten.

På de aller fleste måter er hval veldig godt tilpasset et liv i vann. Likevel har ikke evolusjonen på 50 millioner år maktet å modifisere hvals lunger til å fungere som pusteorganer i vann. Lunger var rett og slett et for vanskelig utgangspunkt.

Lang, lang rekke
Hver eneste organisme på jorda har det til felles at de er den siste i rekken av en serie vellykkede reproduksjoner. Hvert enkelt ledd i serien har med andre ord vært tilstrekkelig tilpasset sitt levemiljø for at neste generasjon ble produsert.

Men perfekt tilpasset var de ikke. Og det er ikke vi heller.

Da Darwin la ut på sin jordomseiling med HMS Beagle, var kun vage og spekulative tanker rundt livets utviking blitt lansert. Dette endret seg med publiseringen av Artenes opprinnelse i 1859.

Av: Kjetil Lysne Voje

Neste år vil det være 150 år siden utgivelsen av Artenes opprinnelse. Publiseringen i 1859 var et resultat av over 20 år med grundige forberedelser, og evolusjonsteorien Darwin lanserte i boka endret for all fremtid menneskets innsikt i hvordan naturen fungerer.

Grunnleggeren av moderne biologi

Spekulasjoner rundt livets utviking var blitt lansert av vitenskapsmenn før 1859, men det var Darwin som først kom opp med en plausibel forklaring på hvordan livet på jorda hadde mangfoldiggjort seg. Mekanismen Darwin lanserte var naturlig utvalg, og den dag i dag står denne ideen sentralt i all evolusjonsforskning. Darwin regnes som grunnleggeren av biologi som en moderne vitenskap.

Darwins innsikt

Ideen om naturlig utvalg er i utgangspunktet veldig enkel. Eller som en samtidig forsker med Darwin uttrykte det, ”Så utrolig idiotisk å ikke ha tenkt på dette!” .

Darwin hadde observert at dyr og planter alltid så ut til å produsere langt flere avkom enn det som klarte å vokse opp. Kamp om begrensede mengder mat og andre ressurser fører til at noen individer dør mens andre klarer seg.

Kampen for tilværelsen

Darwin oppdaget at individene i en populasjon ikke stiller likt i denne konkurransen, eller kampen for tilværelsen som han kalt den. Det finnes ingen identiske individer innenfor en art, skjønte Darwin, og denne variasjonen gjør at enkelte individer er bedre rustet i kampen om de begrensede ressursene enn andre. Noen individer er rett og slett bedre tilpasset til sitt levemiljø enn andre individer. Utvelgelsesprosessen av individer i kampen for tilværelsen, kalte Darwin naturlig utvalg.

Tre nødvendige faktorer

Men naturlig utvalg er ikke i seg selv nok til at det foregår evolusjon. Darwin forsto at arter vil endre seg over tid hvis egenskaper som gir fortrinn i konkurransen om ressurser blir nedarvet fra foreldre til avkom. At barn likner sine foreldre, og arver sine foreldres egenskaper, er derfor helt essensielt for at evolusjon kan foregå. Uten arv, ingen evolusjon.

For at evolusjon gjennom naturlig utvalg skal kunne fungere trengs altså følgende tre komponenter; konkurranse om begrensede ressurser, individuell variasjon i egenskaper som påvirker dette konkurranseforholdet, samt at disse egenskapene er (delvis) arvbare.

Nebbet som eksempel

I en fuglepopulasjon varierer nebbstørrelsen mellom individer. Fuglenes viktigste matkilde er nøtter, og nebbstørrelsen avgjør hvor store nøtter hver enkel fugl er i stand til å spise (jo større nebb, jo større nøtter kan spises). Hva skjer så hvis små nøtter blir sjeldne og store nøtter blir mer vanlig, for eksempel etter en tørkeperiode (miljøforandring)?

De smånebbete vil tape

Fugler med små nebb vil få tak i mindre mat relativt til fugler med store nebb. Stornebbede fugler vil derfor produsere flere levedyktige avkom enn fugler med mindre nebb. Hvis nebbstørrelse er arvbart (foreldre med store nebb stort får avkom med store nebb osv.) vil neste generasjon bestå av flere fugler med stort nebb enn forrige generasjon.

Fugler med stort nebb hadde et konkurransefortrinn i kampen om maten og ble i større grad enn fugler med små nebb ”naturlig utvalgt” til å bidra med flere avkom i den neste generasjonen.

Enkel idé

Ideen om naturlig utvalg som evolusjonens viktigste mekanisme er kanskje enkel. Likevel har den har endret vårt syn på naturen og oss selv mer enn noen annen idé gjennom tidene.

”Kan du passe på kofferten min mens jeg stikker bort på radiohuset og henter pc’en din?”

Eiliv fra Schrödingers Katt er i Oslo noen dager og jeg er nede på Marienlyst for å skrive under kontrakten mellom Darwinekspedisjonen og NRK, og ordne de siste praktiske tingene før avreise.Mens jeg står og venter utenfor hovedinngangen glir blikket opp mot lønnetrærne mellom NRK-bygningene og nærmeste nabo mot nord, Biologisk institutt.

I løpet av få dager har bladene på trærne skiftet farge fra den sommerlige grønnfargen til flammende gult og rødt. Jeg har vært så travel de siste ukene at jeg knapt har fått med meg den fargeendring som trærne gir oss hver høst, men jeg blir brått minnet om at jeg på samme tid i fjor gikk rundt å tenkte på fargen på lønneblader hver dag i flere uker.

Eiliv er snart tilbake og mens vi går over mot TV-huset spør jeg om Schrödingers Katt noen gang har behandlet temaet ’høstfarger’.

”Nei, det kan jeg ikke huske – nei, jeg tror ikke det.”

Inni hodet mitt er jeg overentusiastisk, og allerede et godt stykke inne i mine egne tanker om høstfarger begynner jeg å fortelle om hvordan høstfargene kan være trærnes måte å kommunisere til insekter om deres generelle helsetilstand.

Vel inne i TV-resepsjonen er min fortettede fortelling ferdig, og jeg ser bort på Eiliv. Fullstendig vellykket kan nok ikke historien min ha vært, men det var jo tross alt en masse praktiske detaljer vi egentlig skulle ordne og Eiliv må jo også være dødssliten etter en grytidlig avreise fra Trondheim.

Mens jeg rusler opp til Biologisk institutt litt seinere på dagen spanderer jeg litt tid til å se på lønnebladene. Det er ikke alle bladene som har fått høstfarge, så det er stor variasjon mellom ulike trær, akkurat en slik variasjon som Darwin observerte mellom individer i de artene han studerte mens han reiste rundt i Sør Amerika.

For ganske nøyaktig ett år siden studerte jeg lønnebladene i den samme treklyngen i større detalj enn jeg har hatt tid til i år. En kveld jeg gikk hjem fra universitetet så jeg at nesten alle lønnebladene hadde en parasitt som heter lønnetjæreflekk (i år har nesten ingen blader på Blindern denne parasitten). Det er en sopp som lager svarte, runde flekker på bladene. Jeg så at noen av flekkene lå midt over en av nervene, eller ledningsstrengene, som stråler ut fra der stilken møter selve bladet, mens andre lå midt mellom nervene. Ledningsvevet er bladenes kanaler som fører vann og næringsstoffer mellom stammen og bladene.

Jeg plukket med meg noen blader hjem og så nøyere på dem. På bladene der parasitten vokste over nervene kunne det se ut som om dette hadde kuttet nervenes ledningsfunksjon. Dette er jo også ganske naturlig; når sopparasitten vokser inn i vevet til bladet erstattes dette av soppen, og når jeg kuttet bladene kunne det se ut som om ledningsstrengen var fullstendig tettet. Dette passet perfekt med en annen observarsjon.

På bladene der ledningsstrengene var kuttet av sopparasitten så det i de fleste tilfellene ut til at bladet forble grønt i den delen av bladet som lå utenfor en slik parasitt. Bladet hadde altså ikke klart å trekke klorofyllet, som gjør bladene grønne, tilbake fra noen deler av bladene der ledningsvevet var blokkert.

Til nå er vel alt jeg har nevnt enkle observasjoner som alle kunne gjort, men som kanskje ikke så mange ville finne bryet verdt å tenke mer over. Jeg derimot var i fyr og flamme, og de neste dagene samlet jeg flere bæreposer fulle av lønneblader og tok også bilder av flere hundre blader. Jeg føler meg ganske sikker på at det ikke er mulig å forstå hvorfor dette er interessant dersom jeg ikke hadde kjent til evolusjonsteorien.

Egentlig skyldes hele min interesse for parasitter på lønneblader og høstfarger tankene til den britisk evolusjonsbiologen Bill Hamilton og den unge studenten Sam Brown. En gang i oktober for litt mer enn ti år siden var Brown på jakt etter en masteroppgave, og banket en dag på døra til Hamilton på universitetet i Oxford.

Mens Brown forsøkte å forklare hva han hadde lyst til å arbeide med, tittet Hamilton ut av vinduet – på trærne i gata nedenfor. Hamilton snudde seg etter en stund, og sa: ”Jeg hadde en ide, men nå kommer jeg ikke helt på hva det var. Kan du komme tilbake i morgen?”

Dagen etter dro Brown tilbake til Hamiltons kontor på universitet i Oxford, og møtet kan neppe beskrives bedre enn det Brown gjør selv.

”Bill welcomed me with an enthusiastic ’Ah yes: TREES!’, and led me to his window. He pointed excitedly at this tree and that as I desperately tried to figure out what he was on about. Gradually he slowed down – or maybe I was catching up. Five minutes earlier I’d been looking down on a typical (if distinguished) English street in October; now I was dazzled by images of combat-trees flexing their muscles at the world. I was hooked.”

Hamilton hadde innsett at høstfargene kunne være noe annet enn en ren tilfeldighet. Han tenkte seg at det kunne være trærnes signal til insekter som legger eggene sine på trær om høsten.

Bladlus er en slik gruppe insekter som Hamilton tenkte kunne være særlig viktig. Bladlushunnene som flyr rundt om høsten for å finne et bra sted der eggene kan klekke neste vår, gjør – som alle andre mødre – sitt ytterste for å finne det best egnete stedet for barna sine. Trærne på sin side, ønsker selvsagt at bladlusene skal legge eggene sine alle andre steder enn nettopp på sine greiner.

Kort fortalt tenkte Hamilton at trærne med de mest iøyenfallende fargene signaliserer til bladlusene ”Jeg er sterk: med disse sterke fargene har jeg masse energi til å gjøre bladene mine uspiselige neste vår. Ikke land på meg – dra videre og finn noen som er svakere.”

Siden Hamilton og Browns første studier av høstfarger har det kommet kritikk fra andre forskere men også flere studier støtter teorien. Mitt største ankepunkt har kanskje vært at for at denne teorien skal være sann, trengs det en spesifikk mekanisme som gjør at signalet fra trærne faktisk viser hvilke trær som er sterke og hvilke som er svake. Dette har jeg tenkt på siden jeg første gang leste om teorien i 2002.

Da jeg så parasittene på lønnebladene på vei hjem fra Biologisk institutt på Blindern denne kvelden i oktober i fjor, falt plutselig flere brikker på plass, og det var derfor jeg ble så forferdelig interessert i disse svarte flekkene på lønnebladene.

På bladene jeg fant var ledningsvevet i bladene delvis ødelagt av lønnetjæreflekkparasittene. Der parasitten har ødelagt ledningsvevet får planten ikke nyttegjort seg den fotosyntesen som i et friskt blad tilfører planten energirike sukkerforbindelser. Når friske blader trekker det grønne klorofyllet tilbake om høsten, forblir de infiserte bladene grønne utenfor hver parasitt som treffer en ledningsstreng. Det er med andre ord en nødvendig sammenheng mellom friske trær og høstfarger!

Denne nødvendige sammenhengen mellom høstfarger og helse hos lønnetrærne, som jeg plutselig oppdaget på vei hjem fra universitetet en kveld for litt over et år siden, er ikke noe bevis for at trærne faktisk kommuniserer med insekter – at høstfargene som omgir oss hver høst og som vi kanskje tenker på som vakre framfor noe annet – men det gir sannsynliggjør det.

Uansett har høstfargene for meg blitt enda mer interessante etter at jeg leste om Hamilton-teorien for noen år siden. Og sjøl om jeg neppe hadde tenkt mye over de svarte flekkene på lønnebladene på vei hjem fra Blindern uten å kjenne til Hamiltons tanker, er det Darwins ide om evolusjon gjennom naturlig utvalg som ligger tilgrunn for alt dette; uten den ville ingenting av det jeg har beskrevet her gi noen mening i det hele tatt!

Når jeg nå går mellom flammende røde, oransje og gule trær om høsten tenker jeg at jeg kanskje går gjennom en visuell kakofoni der trærne krangler om å rope høyest; ikke kom hit – dra et annet sted!

Kanskje.

Jens Ådne Rekkedal Haga