8.5 Artsdannelse og evolusjonsbevis

Fra en art til mange

Det finnes anslagsvis 8-10 millioner ulike arter pa jorden i dag -- fra mikroskopiske bakterier til enorme blaahvaler, fra orkideer i regnskogen til lav pa fjelltopper. Og alle disse artene stammer, ifølge evolusjonsteorpien, fra en felles forfader som levde for over 3,5 milliarder ar siden. Hvordan er det mulig at en enkelt livslinje har forgrenet seg til sa utrolig mange ulike former?

Svaret ligger i artsdannelse, ogsa kalt speciasjon. Artsdannelse er prosessen der en populasjon splittes i to eller flere nye arter som ikke lenger kan formere seg med hverandre og fa fruktbart avkom. Nokkelen er reproduktiv isolasjon -- populasjonene ma slutte a utveksle gener. Nar det skjer, kan de utsettes for ulike seleksjonstrykk, akkumulere ulike mutasjoner og drive i ulike retninger gjennom genetisk drift. Over tid blir de genetiske forskjellene sa store at de ikke lenger kan fa levedyktig avkom sammen -- de har blitt separate arter.

Men hvordan vet vi egentlig at alt dette har skjedd? Hvordan vet vi at evolusjon er virkelig, og ikke bare en teori uten stotte? La oss forst se pa hvordan nye arter dannes, og deretter utforske det overveldende bevismaterialet for evolusjon.

Hvordan nye arter oppstar

Den vanligste formen for artsdannelse kalles allopatrisk artsdannelse, og den skjer nar en fysisk barriere deler en populasjon i to grupper som ikke lenger kan utveksle gener. Barrierer kan vaere fjellkjeder som heves, elver som skifter los, hav som oversvoemmer landbroer, eller isbreer som isolerer daler.

Det beste eksempelet er kanskje Darwins finker pa Galapagosoyene. Forfedrene til disse finkene ankom fra det soeramerikanske fastlandet for noen millioner ar siden. Pa de ulike oyene fant de ulike matkilder -- froe, insekter, kaktusnektar. Over tid utviklet populasjonene pa de ulike oyene ulike nebbformer tilpasset maten som var tilgjengelig. I dag finnes det 13-15 ulike arter finker pa Galapagos, alle med spesialiserte nebb. Et annet eksempel er ekornet i Grand Canyon, der nordlig og soerlig populasjon ble isolert av canyonen og utviklet seg til ulike underarter.

Men artsdannelse kan ogsa skje uten geografisk isolasjon. Dette kalles sympatrisk artsdannelse. Det kan skje gjennom polyploidi -- en fordobling av hele kromosomsettet -- som er overraskende vanlig hos planter. Et polyploid individ kan ikke formere seg med sine diploide slektninger, og danner dermed umiddelbart en ny art. Sympatrisk artsdannelse kan ogsa skje nar individer spesialiserer seg pa ulike nisjer innenfor samme omrade, eller nar parringstidspunkt endrer seg slik at grupper slutter a pare seg med hverandre.

Reproduktiv isolasjon -- det som hindrer genflyt mellom arter -- kan skyldes mange ting: geografiske barrierer, ulik parringsatferd eller partnervalg, ulik sesong for paring, mekanisk inkompatibilitet, eller genetisk inkompatibilitet der avkommet er sterilt (som muldyret, en krysning mellom hest og esel).

Bevisene -- fossiler og anatomi

La oss na se pa bevisene for at evolusjon faktisk har skjedd. Og bevisene er overveldende -- de kommer fra mange helt ulike vitenskapelige fagfelt, og de peker alle i samme retning.

Fossiler er bevarte rester eller spor av organismer som levde for lenge siden. Fossilene viser oss hvordan arter har endret seg over tid, og de finnes i den rekkefølgen evolusjon forutsier: enkle livsformer i de eldste bergartene, og gradvis mer sammensatte former oppover. Spesielt overbevisende er overgangsfossiler -- fossiler som viser mellomformer mellom ulike grupper. Tiktaalik er et fantastisk eksempel: den levde for ca. 375 millioner ar siden og hadde bade gjeller som en fisk og primitive lunger og lemmelignende finner som kunne stotte kroppen -- en overgangsform mellom fisk og landlevende virveldyr. Archaeopteryx er et annet klassisk eksempel: den hadde fjor som en fugl, men ogsa tenner, klor pa vingene og en lang benhale som en dinosaur.

Sammenlignende anatomi gir kanskje de mest visuelle bevisene. Tenk pa din egen arm: den har ett overarmsben, to underarmsben, hondrotben, mellomhandben og fingerben. Se na pa en fuglevinge -- den har noyaktig de samme knoklene, bare formet annerledes. En hvals luffe? Samme knokler igjen. En flaggermusvinge? Det samme monsteret. Disse kalles homologe strukturer -- de har samme grunnleggende oppbygning fordi de stammer fra en felles forfader, men de har ulik funksjon fordi naturlig utvalg har formet dem for ulike formaal.

I kontrast har vi analoge strukturer -- strukturer som har lik funksjon men helt ulik oppbygning. En insektvinge og en fuglevinge brukes begge til a fly, men de er bygget helt forskjellig og har evolvert uavhengig av hverandre.

Vi har ogsa rudimentaere organer -- strukturer som er reduserte rester av noe som var funksjonelt hos forfedrene. Blindtarmen var trolig stoerre og mer funksjonell hos vare planteetende forfedre. Visdomstennene var nyttige nar kjevene var stoerre. Og noen hvaler har bitte sma bekkenknokler gjemt inne i kroppen -- rester av bena forfedrene deres hadde da de levde pa land.

Bevisene -- DNA, embryologi og biogeografi

De molekylaere bevisene for evolusjon er kanskje de mest overbevisende av alle. Alle levende organismer -- fra bakterier til mennesker, fra sopp til traer -- bruker DNA som arvemateriale og den samme genetiske koden. UUU betyr fenylalanin for en bakterie og for et menneske. Denne universaliteten gir bare mening hvis alt liv har felles opphav.

I tillegg kan vi sammenligne DNA-sekvenser mellom arter. Jo naermere beslektet to arter er, jo likere er DNA-et deres. Mennesker og sjimpanser deler ca. 98,7 prosent av DNA-sekvensene. Mennesker og mus deler omtrent 85 prosent. Mennesker og bananfluer deler overraskende mye. Disse sammenligning brukes til a bygge stamtraer (fylogenetiske traer) som viser hvordan arter er beslektet.

Embryologi gir ogsa sterke bevis. Fostre hos virveldyr -- fisk, amfibier, reptiler, fugler og pattedyr -- ligner hverandre pa slaaende mater i tidlige stadier av utviklingen. Alle har gjellespalter og hale tidlig i fosterutviklingen. Hos fisk utvikler gjellelespaltene seg til funksjonelle gjeller. Hos mennesker omdannes de til strukturer i oret og halsen. Denne likheten tyder pa felles opphav.

Til slutt har vi biogeografi -- studiet av artenes geografiske utbredelse. Oyer har arter som ligner de pa naermeste fastland, ikke arter pa andre oyer med lignende klima. Australia har sine unike pungdyr fordi det ble isolert fra andre kontinenter for lenge siden. Madagaskar har lemurer som finnes ingen andre steder i verden. Disse moenstrene gir bare mening i lys av evolusjon og kontinentaldrift.

To viktige begreper oppsummerer ulike evolusjonaere moenstre. Konvergent evolusjon er nar ubeslektede arter utvikler lignende egenskaper i lignende miljoer -- som delfin og hai, som begge har stromlinjeformet kropp for a svomme raskt, men som er svaeert fjernt beslektet. Divergent evolusjon er nar naerbeslektede arter utvikler ulike egenskaper i ulike miljoer -- som Darwins finker med sine ulike nebbformer.

Oppsummering

I dette kapittelet har vi sett hvordan nye arter oppstar og utforsket det overveldende bevismaterialet for evolusjon.

Artsdannelse (speciasjon) skjer nar populasjoner blir reproduktivt isolert og akkumulerer genetiske forskjeller over tid. Allopatrisk artsdannelse -- den vanligste formen -- skjer nar en geografisk barriere deler en populasjon (som Darwins finker pa Galapagos). Sympatrisk artsdannelse skjer uten geografisk isolasjon, for eksempel gjennom polyploidi hos planter. Reproduktiv isolasjon kan skyldes geografiske barrierer, ulik parringsatferd, ulik parringstid, mekanisk inkompatibilitet eller genetisk inkompatibilitet (som sterile muldyr).

Bevisene for evolusjon kommer fra mange uavhengige fagfelt. Fossiler viser hvordan arter har endret seg over tid, og overgangsfossiler som Tiktaalik og Archaeopteryx viser mellomformer. Sammenlignende anatomi avslorer homologe strukturer (samme oppbygning, ulik funksjon -- felles forfader), analoge strukturer (lik funksjon, ulik oppbygning -- uavhengig utvikling) og rudimentaere organer (rester av fortidens strukturer). Embryologi viser at virveldyrfostre ligner hverandre i tidlige stadier.

Molekylaere bevis er blant de sterkeste: alle organismer bruker DNA og den samme genetiske koden, og nart beslektede arter har likere DNA (mennesker og sjimpanser deler ca. 98,7 prosent). Biogeografi viser at artenes utbredelse folger evolusjonaere moenstre. Konvergent evolusjon gir lignende egenskaper hos ubeslektede arter i lignende miljoer, mens divergent evolusjon gir ulike egenskaper hos naerbeslektede arter i ulike miljoer.