Er 1% munur á DNA manns og höfrungs?

Vísindavefurinn fékk eftirfarandi spurningu:  Er það rétt sem Dr. House segir í einum þætti að ef DNA okkar breytist um 1% þá verðum við höfrungar? Það féll í minn hlut að svara, sbr. málsgreinar hér að neðan.

Sjónvarpspersónan Dr. House segir eitthvað á þessa leið í einum þætti: "Ef DNA okkar breytist um 1% þá verðum við höfrungar". Þessi setning felur í sér þá hugmynd að menn og höfrungar séu eins að upplagi. Það er rétt, menn (homo sapiens) og höfrungar eru bæði spendýr með áþekka grunnbyggingu og líkamsstarfsemi.

Dr. House, eða nánar tiltekið handritshöfundar þáttanna, fara hins vegar frjálslega með nokkrar staðreyndir. Höfrungur er nefnilega samheiti fyrir tugi tegunda smárra hvala í fjölskyldunni (Delphinidae) sem skipa má í nokkrar ættir. Innan ættarinnar rúmast meira að segja háhyrningar (Orcinus orca) og fimm aðrar tegundir sem í daglegu tali kallast hvalir, enda eru þær mjög stórvaxnar.

Ættartré þessara tegunda hafa verið afhjúpuð með samanburði á DNA-röðum, bæði hvatbera og annarra gena. Niðurstöðurnar eru þær að sumar tegundir höfrunga eru mjög náskyldar, en aðrar, eins og árhöfrungar í Amasón, aðskildust fyrir meira en 20 milljón árum. Á svipuðum tíma var uppi síðasti sameiginlegi forfaðir manna og Rhesusapa. Gögnin sýna einnig að höfrungar og flóðhestar nútímans áttu sameiginlegan forföður fyrir um það bil 50 milljón árum. Aðrir náskyldustu ættingjar höfrunga eru klaufdýr, sem innihalda meðal annars kýr og kindur.

En hversu mikill munur er þá á erfðamengi manna og höfrunga? Munurinn milli manna og simpansa er um það bil 1%, þegar við einskorðum okkur við samanburð á þeim hlutum genanna sem mynda prótín. Aðrir hlutar erfðamengisins breytast hraðar og eru ólíkari milli tegunda. Einungis eitt erfðamengi höfrungs hefur verið raðgreint í heild, það er erfðamengi stökkuls (Tursiops truncatus), en unnið er að raðgreiningu nokkurra annara. Verkefnið 10K genomes miðar að því að raðgreina alls 10.000 hryggdýr.

Mismunurinn á genum manna og höfrunga er mun meiri en það 1% sem Dr. House var lagt í munn. Sum gen eru ólík um 3%, önnur 7% og enn önnur mun ólíkari. Að auki hafa gen líka tapast eða orðið til í þróunarsögu þessara tegunda. Hluti af erfðamengi okkar er af sama meiði og erfðamengi höfrunga, en við höfum einnig tapað nokkrum genum sem höfrungar bera ennþá í sér. Að sama skapi höldum við í nokkur gen sem þeir hafa tapað. Einfalt bókhald á erfðamengjum manns og simpansa sýnir að okkur áskotnuðust einnig nokkrir tugir gena á undangengnum 3-5 milljón árum. Algengast er að slíkt verði þegar eitt gen tvöfaldast, en einnig verða til gen við samruna tveggja gena og jafnvel framandi DNA-búta.

Rannsóknir á þróun höfrunga og annarra spendýra afhjúpa að auki undarlegt mynstur. Hraði þróunar (fjöldi basabreytinga) er mismikill á ólíkum greinum þróunartrésins. Mælingar sýna að meðal spendýra breytist hvatberalitningurinn um 1% á hverjum milljón árum. Það þýðir að einn af hverjum 100 bösum í DNA breytist á þessum tíma. Hvalir og höfrungar eru hins vegar með mun lægri þróunarhraða í hvatberanum, um 0,25% á hver milljón ár. Ástæðan er líklega hinn langi kynslóðatími hvala miðað við meðal spendýrið.

Heimildir og ítarefni:

• Xiong Y, Brandley MC, Xu S, Zhou K, Yang G. Seven new dolphin mitochondrial genomes and a time-calibrated phylogeny of whales. BMC Evol Biol. 2009 Jan 25;9:20.
• Vefsíða 10K genomes (10.000 erfðamengi) verkefnisins.
• Jón Már Halldórsson. Hvað getið þið sagt mér um höfrunga? Vísindavefurinn. 17.1.2005.
• Stökkull. Wikipedia. 

Tengsl sjófugla við vistfræði sjávar

Eftir rétta viku (16. desember 2011) mun Gunnar Þór Hallgrímsson verja doktorsritgerð sína: Takmarkandi þættir í vistfræði tveggja máfategunda. Erindið verður í stofu 132 í Öskju (náttúrufræðahúsi HÍ), kl 10:00.

Gunnar er óforbetranlegur fuglaáhugamaður (sbr. myndir af www.fuglar.is - t.d. af Hringmáf (Larus delawarensis)) hefur stundað rannsóknir á fuglum um nokkura ára skeið og hefur birt um þær nokkrar greinar. Úr tilkynningu.

Í doktorsverkefni sínu, sem byggir á átta greinum, athugaði Gunnar takmarkandi þætti í vistfræði tveggja máfategunda, sílamáfs og silfurmáfs. Miklar breytingar urðu nýlega í stærsta varpi sílamáfa  á Reykjanesskaga, bæði í útbreiðslu og í mikilli fækkun fjölda verpandi máfa. Ástæður breytinga í útbreiðslu varpsins má rekja til staðsetninga tófugrenja en hrunið í fjölda varpfugla er einkum rakið til fæðuskorts sem m.a. hefur haft áhrif á eiginleika tengda varpinu t.d. minnkandi eggjastærða. Áhrif vítamínsskorts (þíamíns) á fækkun máfa í meginlandi Evrópu var athuguð og einnig hér á landi og eins möguleg áhrif mengunar. Auk þessa voru far sílamáfa og kyngreiningaraðferðir athugaðar. ...

Andmælendur eru dr. Robert Furness, prófessor við Háskólann í Glasgow, Skotlandi og dr. Kristján  Lilliendahl, sérfræðingur á Hafrannsóknarstofnun. Umsjónarkennari og leiðbeinandi var dr. Páll Hersteinsson prófessor hjá Líf- og umhverfisvísindadeild. Eftir andlát Páls í október síðastliðnum tók dr. Snæbjörn Pálsson, dósent við sömu deild, við sæti hans í doktorsnefndinni, en auk hans í nefndinni eru dr. Agnar Ingólfsson, prófessor emeritus við Háskóla Íslands, dr. Lennart Balk, dósent við Stokkhólmsháskóla, og dr. Ólafur Karl Nielsen, sérfræðingur á Náttúrufræðistofnun Íslands.  

Erlendur andmælandi Gunnar, dr. Robert Furness mun einnig halda erindi sama dag (kl 14:00, í sömu stofu), sem nefnist samskipti sjófugla, sandsíla afræningja í sjó og fiskveiða.

Fjöldi sjófugla í Skotlandi jókst töluvert frá sjötta áratug síðustu aldar fram á þann tíunda. Vísbendingar eru um að ein ástæða þessarar aukningar var fjölgun sandsíla. Ofveiði á þorski, lýsu, makríl og síld í Norðursjó leiddu til fjölgunar sandsíla. Veiðar á sandsílum jukust í kjölfarið. Í lok níunda áratugarins hrundi sandsílastofninn við Hjaltlandseyjar og hafði það áhrif á varpárangur og stofnstærð nokkurra sjófuglategunda. Eftir aldamót hafa flestir sandsílastofnar minnkað stórlega í Norðursjó og sýnt litla nýliðun. Samfara hruni sandsílastofnsins jókst síld í Norðursjó. Stofnstærð margra skoskra sjófugla er nú minnkandi að undanskilinni súlu sem lifir á síld auk minni fiska. Fyrirlesturinn mun rekja þessar breytingar og fjalla um að hve miklu leyti breytingarnar megi rekja til fiskveiða frekar en náttúrlegra orsaka einsog loftslagsbreytinga.