Charles Darwin og arvelighet

Charles Darwin forsto, da han utarbeidet sin teori for evolusjon, at arvelighet måtte være en essensiell komponent. Han forsto derimot ikke hvordan arvemekanismen fungerte. I dag vet vi atskillig mer om arv. Det har vært en enorm utvikling innen genetikken, et fag som har utviklet seg til hva vi i dag kaller genomikk: studier av organismers fullstendige genetiske materiale. Dessverre gjenstår det fremdeles arbeid med å forene Darwins evolusjonsteori og forskningen på arvelighet. Det gjør vi noe med på torsk og laks, og også bakteriesamfunn og andre arter.

Charles Darwin (1809–1882) sitt hovedbidrag til vitenskapen – og til menneskeheten – var at han i Om artenes opprinnelse forklarte hvordan vi kan forstå naturens biologiske mangfold som et resultat av evolusjon gjennom naturlig utvalg. Hovedtrekkene i teorien er: 1) Individer produserer i det store og hele flere avkom enn hva som er nødvendig for å erstatte seg selv ved sin død; 2) individer gir opphav til avkom som likner mer på seg selv enn tilfeldige andre individer i bestanden (eller populasjonen): de har arvbare egenskaper; og 3) individer innen en bestand varierer i de arvbare egenskaper. I en verden med begrensede ressurser vil ikke alle individtyper bli likt representert i kommende generasjoner: Hvilke former som blir mest representert, er avhengig av miljøet. Om miljøet endrer seg, vil en evolusjon ved naturlig utvalg kunne skje.

Det var Gregor Mendel (1822–1884) som, bare noen år etter at Darwin hadde publisert sitt hovedverk, la grunnlaget for moderne genetikk. Hans arbeider publisert i 1865/66 ble imidlertid i det store og hele oversett og glemt – også av Darwin. Hadde Darwin lagt merke til hva Mendel faktisk hadde gjort, ville hans største mysterium vært løst – nemlig hvordan arv fungerte. Mendels arbeid ble først gjenoppdaget i 1900, muligens fordi man da hadde fått gode mikroskop og kunne se cellekjernen, der man antok (helt korrekt) at arvestoffene fantes.

Med gjenoppdagelsen av Mendels arvemekanisme og -lover hadde man de nødvendige bitene av kunnskap for å forstå evolusjon av alt liv på jorda. Ikke desto mindre klarte man fremdeles ikke å sette disse vitenskapelige nyvinningene sammen. I de først tiårene av det tyvende århundret ble genetikken og mutasjoner (de endringer av arvematerialet som skjer fra tid til annen – helt tilfeldig i forhold til hva en organisme trenger for å bli best mulig tilpasset til miljøet) av mange betraktet som et alternativ til Darwins teori. Man glemte det Darwin hadde forstått: viktigheten av å tenke på variasjoner i en bestand av individer.

Det var først på 1930-tallet at bestandstenkningen ble bragt inn igjen, og genetikken og Darwins teori om evolusjon endelig ble forent. Dermed fikk evolusjonsbiologien en glansperiode med mange nye oppdagelser knyttet til hvordan arter forandrer seg over tid.

I 1953 kom et annet stort gjennombrudd innen arvelighetsforskningen: man forstod for første gangen strukturen av arvemolekylet, DNA, og dermed hvordan egenskaper kopieres fra en generasjon til en annen. Denne oppdagelsen gav opphav til en fenomenal utvikling innen genetikken. I dag snakker vi ikke lenger bare om enkeltgener, men om hele arvemassen til et individ (genomet, som det kalles). Men igjen er kunnskapen fra Darwin kommet i bakgrunnen. Det er ofte mer fokus på enkeltindividers genetikk enn på hvordan individene i en gruppe av individer varierer genetisk. Livsvitenskap blir ofte definert med et snevert fokus på biomedisin der Darwin og hele den klassiske biologien så godt som ignoreres. Vi ser mange likheter med feiltrinnene som skjedde i første delen av det 20. århundret.

Det er likevel håp. I de nærmeste årene vil vi ha beskrevet hele arvemassen til tusenvis av mennesker. Nylig har vi satt i gang et tilsvarende prosjekt på torsk og laks hvor tusen individer av hver art, et titalls ulike bestander, og får hele sitt arvemateriale kartlagt. På denne måten vil vi være i stand til å forstå hvorfor og hvordan bestandene (og individene) har tilpasset seg ulike miljø og levesett – og her møtes bestandsbiologi og arv på en helt ny måte. Det kan vise seg at torsken består av flere bestander som hver er godt tilpasset sitt lokale miljø. Hvis vi finner ut hvordan torsken faktisk er i dag, og vi kan si noe om hvordan klimaet vil endre seg fremover, kan vi også si noe om hvordan torsken vil endre seg. Vi vil også undersøke hvorvidt fiske har ført til endringer i individenes størrelse: teorien sier at om vi selektivt høster de store individene (slik vi gjør) er det forventet at individene i bestanden blir mindre. Slike spørsmål kan vi nå teste empirisk, og svarene vil være av stor betydning for forvaltningen av naturressursene våre. Som på 1930-tallet er bestandstenkningen blitt vesentlig for forskningsfronten: de ulike fagmiljøene innen biologi og biomedisin må lære av historien og hvordan Darwins tankegang har gjort det mulig å forstå hvorfor verden rundt oss – og oss selv – er slik den og vi er.

Vi trenger på nytt å kombinere genetikk med kunnskapen fra Darwin. For skal vi forstå hvorfor ulike organismer er slik de er, må man forstå deres evolusjon – og dermed må man være solid forankret innen bestandstenkningen.

På Universitetet i Oslo markeres samspillet mellom arvelighetsforskning og Darwins evolusjonsteori på årets Darwin Day arrangement i morgen, tirsdag 12. februar: «Darwin og arvelighet gjennom halvannet hundre år» – et arrangement som innledes med et videre kulturelt fokus på Litteraturhuset i kveld, mandag 11. februar (www.mn.uio.no/cees/).

Powered by Labrador CMS