4.3b Evolusjon og artsdannelse

Livet forandrer seg

Hvorfor finnes det så utrolig mange forskjellige arter på jorda? Hvorfor ligner mennesker og sjimpanser så mye på hverandre? Og hvorfor har hvaler bein som ligner på menneskearmer inne i finnene sine?

Svaret på alle disse spørsmålene finner vi i evolusjonsteorien, en av de viktigste vitenskapelige teoriene som noensinne er formulert. Evolusjon forklarer hvordan livet på jorda har forandret seg over milliarder av år, og hvordan alle levende organismer, fra den minste bakterien til det største blåhvalen, er i slekt med hverandre.

I dette kapittelet skal vi følge Charles Darwin på hans berømte reise til Galapagosøyene, forstå mekanismen bak naturlig seleksjon, utforske de overveldende bevisene for evolusjon, og lære hvordan nye arter dannes gjennom geografisk isolasjon. Vi skal også se at evolusjon ikke bare er noe som skjedde i fortiden, men noe som skjer rundt oss hele tiden.

Darwin og naturlig seleksjon

I 1831 dro den unge britiske naturforskeren Charles Darwin på en fem år lang reise rundt verden med skipet HMS Beagle. Det var på Galapagosøyene utenfor kysten av Ecuador at han gjorde sine mest banebrytende observasjoner. Han la merke til at finkene på de ulike øyene hadde forskjellige nebbformer: Noen hadde store, kraftige nebb perfekte for å knuse harde frø, andre hadde tynne, spisse nebb for å fange insekter, og atter andre hadde nebb tilpasset kaktusblomster.

Darwin begynte å lure: Kunne alle disse finkene stamme fra en felles forfader? Etter mange års tenking og forskning publiserte han i 1859 boken «Om artenes opprinnelse», der han la frem sin teori om evolusjon ved naturlig seleksjon.

Naturlig seleksjon kan forklares i fire steg. Først finnes det variasjon i enhver populasjon: individene er ikke helt like, og forskjellene skyldes ulike gener. Deretter oppstår konkurranse om ressurser, fordi det alltid fødes flere individer enn miljøet kan bære. For det tredje har de individene med egenskaper som er best tilpasset miljøet størst sjanse for å overleve og formere seg, noe vi kaller seleksjon. Og til slutt overføres de gunstige genene til neste generasjon gjennom arv. Over tusenvis og millioner av år fører denne prosessen til at populasjoner gradvis forandrer seg.

Et viktig poeng er at det er populasjoner som evolverer, ikke enkeltindivider. En giraff som strekker halsen får ikke lengre hals. Men i en populasjon med variasjon i halslengde vil de med litt lengre hals nå mer mat, overleve bedre og få flere unger. Over generasjoner blir gjennomsnittet lengre. Evolusjon har heller intet mål eller retning. Den handler bare om hva som fungerer best akkurat nå, i det aktuelle miljøet.

Bevisene for evolusjon

Evolusjonsteorien støttes av en enorm mengde bevis fra mange ulike vitenskapelige felt. La oss se på de viktigste.

Fossiler gir oss et vindu inn i fortiden. De eldste fossilene, omtrent 3,5 milliarder år gamle, viser enkle encellede organismer. Etter hvert finner vi fossiler av stadig mer komplekse organismer. Spesielt spennende er overgangsformene: Archaeopteryx, som levde for 150 millioner år siden, hadde fjær som en fugl men også tenner, klør og en lang beinhale som en dinosaur. Tiktaalik var en fisk med armlignende finner som viser overgangen fra fisk til landlevende dyr. Fossilrekken til hvaler viser hvordan de stammer fra landlevende pattedyr og gradvis utviklet seg til å leve i havet.

Homologe strukturer er et annet sterkt bevis. Armen din, finnen til en hval, vingen til en flaggermus og forbeinet til en katt har alle den samme grunnleggende oppbygningen: en overarmsbein, to underarmsbein, håndleddsbein og fingerbein. At de har så lik struktur men brukes til helt forskjellige ting tyder på at de stammer fra en felles forfader.

DNA-analyser gir kanskje det sterkeste beviset av alle. Alle levende organismer bruker DNA til å lagre arveinformasjon, og jo mer likt DNA to arter har, desto nærmere beslektet er de. Mennesker og sjimpanser deler omtrent 98,7 prosent av DNA-et sitt. Selv en bananplante deler rundt 50 prosent av genene med oss, fordi de grunnleggende livsprosessene er så gamle at de finnes i nesten alle levende organismer.

I tillegg peker embryologi og biogeografi i samme retning. Embryoer hos fisk, kylling og menneske ser forbløffende like ut tidlig i utviklingen. Og isolerte øyer og kontinenter har unike arter som har utviklet seg uavhengig, som Australias pungdyr.

Artsdannelse og evolusjon i praksis

Før vi kan forstå hvordan nye arter oppstår, må vi vite hva en art er. En art er en gruppe organismer som kan formere seg med hverandre og få fruktbart avkom. Alle hunderaser, fra chihuahua til grand danois, tilhører samme art fordi de kan få fertile unger sammen. Men en hest og et esel, som kan parre seg og få et muldyr, regnes som ulike arter fordi muldyret er sterilt.

Den vanligste måten nye arter dannes på er gjennom geografisk isolasjon. Prosessen starter når en populasjon deles av en fysisk barriere, som en elv, et fjell eller et hav. De isolerte gruppene lever i forskjellige miljøer med ulike matkilder og rovdyr, så naturlig seleksjon virker ulikt på dem. Over mange generasjoner oppstår tilfeldige mutasjoner og ulik seleksjon som gjør de to gruppene stadig mer forskjellige. Til slutt, etter tusenvis til millioner av år, har de blitt så forskjellige at de ikke lenger kan formere seg med hverandre. Da har det oppstått to nye arter.

Vi kan også se evolusjon i aksjon i dag. Peppermøllen i England er et klassisk eksempel. Før den industrielle revolusjon var de fleste møllene lyse, godt kamuflert mot lyse bjørkestammer. Da fabrikkene slapp ut sot som dekket trærne, fikk mørke møll en fordel fordi de var bedre kamuflert. Andelen mørke møll økte dramatisk. Da luftforurensningen ble redusert, snudde trenden igjen.

Enda mer aktuelt er antibiotikaresistens. Når bakterier utsettes for antibiotika, drepes de fleste, men de få med tilfeldige mutasjoner som gir resistens overlever og formerer seg. Over kort tid kan hele bakteriepopulasjonen bli resistent. Fordi bakterier formerer seg ekstremt raskt, kan evolusjon som tar tusenvis av år hos andre arter skje på bare dager hos bakterier. Det er derfor det er så viktig å bare bruke antibiotika når det er nødvendig og alltid fullføre hele kuren.

Oppsummering

I dette kapittelet har vi utforsket evolusjonsteorien, en av de viktigste vitenskapelige teoriene vi har. Evolusjon er endringer i arvbare egenskaper i en populasjon over tid, drevet av naturlig seleksjon i fire steg: variasjon, konkurranse, seleksjon og arv. Det er populasjoner som evolverer, ikke enkeltindivider, og evolusjon har intet mål eller retning.

Vi har gjennomgått fem hovedtyper bevis for evolusjon. Fossiler, inkludert overgangsformer som Archaeopteryx og Tiktaalik, viser at livet har forandret seg over tid. Homologe strukturer, som den felles grunnstrukturen i menneskearm, hvalfinne og flaggermusvinge, tyder på felles forfedre. DNA-analyser viser at arter med mest likt DNA er nærmest beslektet. Embryologi avslører forbløffende likheter i fosterutvikling hos ulike virveldyr. Og biogeografi forklarer hvorfor isolerte øyer og kontinenter har unike arter.

Vi har lært at artsdannelse vanligvis skjer gjennom geografisk isolasjon, der en populasjon deles av en fysisk barriere og de to gruppene over tid utvikler seg til å bli så forskjellige at de ikke lenger kan formere seg med hverandre.

Til slutt har vi sett evolusjon i praksis: peppermøllens fargeendring som respons på forurensning i England, og antibiotikaresistens hos bakterier som et eksempel på naturlig seleksjon i sanntid. Evolusjon er ikke bare historie, det er en levende prosess som former livet rundt oss hver eneste dag.