8.4 Evolusjon og naturlig utvalg

Den stoerste ideen i biologien

I 1831 gikk en 22 ar gammel mann om bord pa skipet HMS Beagle for en fem ar lang reise rundt verden. Han skulle samle planter, dyr og fossiler -- og nar han kom hjem, hadde han begynnelsen pa en ide som skulle forandre var forstaelse av livet for alltid.

Den unge mannen het Charles Darwin, og ideen hans var evolusjon ved naturlig utvalg. I 1859 publiserte han verket "Artenes opprinnelse", og det regnes fortsatt som en av de mest innflytelsesrike vitenskapelige boekene noensinne.

Men hva er egentlig evolusjon? I biologisk forstand er evolusjon endring i sammensetningen av gener -- mer presist, endring i allelfrekvenser -- i en populasjon over generasjoner. Det handler altsa ikke om at ett individ forandrer seg, men om at populasjonen som helhet endrer seg over tid. Og den viktigste drivkraften bak denne endringen er naturlig utvalg.

Darwin baserte ideen sin pa fire enkle observasjoner: Individer i en populasjon varierer i sine egenskaper. Noen av disse variasjonene er arvelige. Det fodes flere individer enn det som kan overleve (det er konkurranse om ressurser). Og individer med egenskaper som gir bedre overlevelse og formering, far flere avkom. Over tid forer dette til at fordelaktige egenskaper blir mer vanlige i populasjonen. Sa enkelt -- og sa kraftfullt.

Naturlig utvalg -- naturens sil

Tenk deg en populasjon av mus som lever pa en eng. Musene varierer i farge -- noen er moerke, noen er lyse. En dag bygger en bonde en vei gjennom engen, og det som var gress blir gra asfalt. Musene som lever naer veien er plutselig mye mer synlige for rov fugler.

Hva skjer? De moerke musene er bedre kamuflert mot asfalten og overlever oftere. De lyse musene blir lettere oppdaget og spist. Over tid far de moerke musene flere avkom, og genene for moerk farge sprer seg i populasjonen. Etter mange generasjoner er de fleste musene moerke. Det har skjedd evolusjon -- allelfrekvensene har endret seg.

Naturlig utvalg er altsa prosessen der individer med egenskaper som gir bedre overlevelse og reproduksjon, etterlater seg flere avkom. Men for at det skal fungere, ma fire forutsetninger vaere oppfylt. For det forste ma det finnes variasjon -- individene ma vaere forskjellige. For det andre ma variasjonen vaere arvelig -- den ma ha et genetisk grunnlag. For det tredje ma det vaere konkurranse -- ikke alle kan overleve og formere seg. For det fjerde ma de best tilpassede fa flere avkom som arver de fordelaktige egenskapene.

Et viktig poeng: naturlig utvalg virker pa fenotyper -- de synlige egenskapene. Fuglen ser fargen pa musen, ikke musens genotype. Men det er genotypene som arves. Naturlig utvalg skaper heller ikke nye egenskaper; det favoriserer de egenskapene som allerede finnes i populasjonen. Nye egenskaper oppstar gjennom mutasjoner.

Flere drivkrefter -- evolusjonens verktoykasse

Naturlig utvalg er den viktigste mekanismen for tilpasning, men evolusjon drives ogsa av andre krefter. La oss se pa hele verktoykassen.

Seksuelt utvalg er en spesiell form for naturlig utvalg der egenskaper som oker sjansen for a fa en partner, blir favorisert -- selv om de kan vaere ugunstige for overlevelse. Pafuglhannens enorme, fargerike hale er et klassisk eksempel. Halen gjor hannen mer synlig for rovdyr og tyngre a fly med. Men hunnene foretrekker hanner med store, flotte haler, sa disse hannene far flere avkom. Resultatet er at genene for store haler spres i populasjonen. Hjortens store gevir er et annet eksempel -- det brukes i kamp om hunner, men er energikrevende a baere.

Genetisk drift er tilfeldige endringer i allelfrekvenser som ikke skyldes naturlig utvalg. Tenk deg en liten populasjon pa ti mus. Hvis en av dem, helt tilfeldig, blir drept av et fallende tre for den far avkom -- uavhengig av hvor godt tilpasset den var -- forsvinner allelene dens fra populasjonen. I sma populasjoner kan slike tilfeldigheter ha enorme konsekvenser. I store populasjoner jevner tilfeldighetene seg ut, men i sma populasjoner kan drift overstyre naturlig utvalg.

Genflyt oppstar nar individer migrerer mellom populasjoner og tar med seg genene sine. Nar en ulv fra en flokk slutter seg til en annen, bringer den med seg alleler som kanskje ikke fantes der fra for. Genflyt oker likheten mellom populasjoner.

Og til slutt: mutasjoner. Uten mutasjoner ville det ikke vaere noen nye alleler, og uten nye alleler ville det ikke vaere noe ramateriale for evolusjon. Mutasjoner er det ultimate rakstoffet for all evolusjonaer endring.

Tilpasning -- naturens ingeniørkunst

Et av de mest slående resultatene av naturlig utvalg er tilpasning -- arvelige egenskaper som oker en organismes evne til a overleve og formere seg i sitt miljo. Tilpasninger oppstar over mange generasjoner og kan vaere utrolig sofistikerte.

Tenk pa kamelens pukkel, som lagrer fett som kan omdannes til energi og vann i orkenen. Eller isbjornens hvite pels, som gir perfekt kamuflasje i sno og is. Kaktusens torner er egentlig omdannede blader som beskytter mot beitende dyr og reduserer vanntap. Kolibrienes lange nebb er tilpasset blomsterformer slik at de kan na nektaren andre fugler ikke kan na. Og bakteriers antibiotikaresistens er et eksempel pa tilpasning som skjer sa raskt at vi kan observere den i sanntid.

Men det er noen viktige misforstaelser vi ma rydde opp i. For det forste er tilpasninger ikke "planlagte" eller "designet". Ingen har bestemt at isbjornen skal vaere hvit. I stedet har individer med litt lysere pels overlevd og formert seg bedre i arktiske omgivelser, generasjon etter generasjon, til populasjonen ble hvit.

For det andre tilpasser ikke individer seg aktivt. Du kan ikke bestemme deg for a fa lengre hals for a na hoyere blader. Det er populasjonen som endrer seg over generasjoner, ikke enkeltindividet.

For det tredje er ikke alle egenskaper tilpasninger -- noen er tilfeldige resultater av genetisk drift. Og for det fjerde er tilpasning alltid knyttet til et bestemt miljo. En isbjorns hvite pels er en fantastisk tilpasning i Arktis, men ville vaere en katastrofe i en tropisk regnskog. Nar miljoet endrer seg, kan det som var en fordel bli en ulempe.

Et klassisk eksempel pa evolusjon i aksjon er historien om bjorkemaaleren i England. For industrialiseringen var den lyse varianten vanligst fordi den var godt kamuflert pa lyse bjoerkestammer dekket av lav. Da fabrikkene svertnet treetammene med sot, ble den moerke varianten bedre kamuflert, og andelen moerke moell okte fra ca. 2 prosent til over 90 prosent. Da luften ble renere igjen, kom de lyse moellene tilbake. Dette er evolusjon vi kan male og observere.

Oppsummering

I dette kapittelet har vi utforsket evolusjonsteoriens grunnprinsipper.

Evolusjon er endring i allelfrekvenser i en populasjon over generasjoner, forst beskrevet av Charles Darwin i 1859. Naturlig utvalg er den viktigste mekanismen: individer med fordelaktige egenskaper overlever og formerer seg mer, slik at disse egenskapene blir vanligere over tid. Forutsetningene er variasjon, arvelighet, konkurranse og differensiell reproduksjon.

I tillegg til naturlig utvalg drives evolusjon av seksuelt utvalg (egenskaper som oker parringssuksess, som pafuglhannens hale), genetisk drift (tilfeldige endringer, spesielt viktig i sma populasjoner), genflyt (gener spres mellom populasjoner gjennom migrasjon) og mutasjoner (det ultimate ramaterialet for evolusjon).

Tilpasning er en arvelig egenskap som oker overlevelse og reproduksjon i et bestemt miljo. Tilpasninger er ikke planlagte, individer tilpasser seg ikke aktivt, og tilpasning er alltid knyttet til et spesifikt miljo.

Historien om bjorkemaaleren viser evolusjon i aksjon: da sot fra fabrikker moerkla traestammene, ble moerke moell favorisert av naturlig utvalg fordi de var bedre kamuflert. Da luften ble renere, snudde utvalgstrykket, og lyse moell okte igjen.