Íslenskar rannsóknir í kennslubók um þróun

Mykjuflugurannsóknir Hrefnu Sigurjónsdóttur má finna í kennslubók í atferlisfræði. Þar að auki hafa nýlegar rannsóknir Ástríðar Pálsdóttur og samstarfsmanna (m.a. á Líffræðistofnun HÍ og Íslenskri erfðagreiningu) á arfgengri heilablæðingu, ratað í nýjustu útgáfu af Þróunafræðibók Herron og Freeman. Frá þessu segir á vefsíðu Keldna.

------------

Niðurstöður úr rannsóknum vísindamanna á Keldum, Ástríðar Pálsdóttur og Birkis Þórs Bragasonar, sem voru unnar í samstarfi við vísindamenn hjá Íslenskri erfðagreiningu, Læknadeild Háskóla Íslands og Johns Hopkins Háskóla í Bandaríkjunum, hafa ratað inn í nýlega kennslubók í þróun (Evolutionary Analysis, 5th edition, eftir Jon C. Herron og Scott Freeman). Bókin er kennd við marga háskóla í Bandaríkjunum. 

Niðurstöður rannsóknarinnar birtust upphaflega í vísindaritinu Plos genetics árið 2008, og í kennslubókinni er bent á þær sem sláandi dæmi um samspil umhverfis og erfða.  Rannsóknin tók til líftíma íslenskra arfbera stökkbreytts gens, sem veldur arfgengri heilablæðingu. Meðal lífaldur þessara arfbera í dag er um 30 ár, en þar til fyrir um 200 árum var lífaldur þeirra ekki marktækt frábrugðin öðrum. Á 19. öldinni styttist lífaldur arfberanna smám saman í þau 30 ár sem hann er í dag. Líklegasta skýringin á þessu er tilkoma sterkra umhverfisáhrifa, hugsanlega fæðutengt, en á 19.öldinni tók matarræði Íslendinga miklum stakkaskiptum í átt að því sem gerist í nágrannalöndunum m.a. með aukningu í neyslu sykurs, mjölmetis og saltnotkun. Í kjölfar þessarar styttingar í lífaldri hefur arfberum fækkað mikið þar sem margir þeirra hafa látist áður en þeir hafa náð að eignast afkvæmi.

-------

Þetta dæmi er alveg ótrúlega merkilegt, og sýnir okkur hvers mikil áhrif umhverfi hefur á sýnd og tjáningu gena. Og þið getið verið viss um að fyrir hvert eitt gen sem sýnir svona afgerandi áhrif eru hundrað eða þúsund sem eru með vægar, en sannarlega umhverfistengd áhrif.

Greinina má lesa á vef Plos Genetics

Palsdottir A, Helgason A, Palsson S, Bjornsson HT, Bragason BT, et al. (2008) A Drastic Reduction in the Life Span of Cystatin C L68Q Carriers Due to Life-Style Changes during the Last Two Centuries. PLoS Genet 4(6): e1000099. doi:10.1371/journal.pgen.1000099

Stefnumót skilvirkni og breytileika - snertiflötur þroskunar og þróunar

Í aldanna rás hafa náttúruunnendur og fræðimenn heillast af margbreytilegum formum, atferli og lífsháttum ólíkra tegunda. Árið 1858 færðu Charles Darwin og Alfred Wallace rök fyrir mikilvægi náttúrulegs vals í mótun og viðhaldi fjölbreytileika lífvera. Kenningin um þróun vegna náttúrulegs
vals útskýrir samt ekki efnislegar rætur breytileikans; hvernig svartbakar þroskast og krónublöð sólblómanna taka sitt nákvæma form. Eiginleikar lífvera mótast af erfðum, umhverfi og tilviljun. Arfgerð einstaklings í viðeigandi umhverfi leiðir af sér svipgerð í gegnum flókið og fjölþætt ferli sem kallast þroskun. Hér verður fjallað um grundvallaratriði þroskunar og hvernig þau tengjast þróun lífvera. Greinin er þannig uppbyggð að fyrst eru svipfar og erfðir skilgreind, og samspil þeirra og umhverfisins rædd. Síðan verða lögmál þróunar útlistuð. Þroskun er kynnt sérstaklega, og samspil hennar við þróun, t.d. út frá vexti og sérhæfingu fruma. Einnig verður fjallað sérstaklega um örlagakort þroskunar og varðveislu þroskunarferla sem afhjúpa skyldleika lífvera. Að endingu verður rætt um hvernig þróun getur notað breytileika í þroskun, þrátt fyrir að þroskunin sé mjög stöðug.

------------------

Þetta er upphaf greinar sem ég skrifaði fyrir Náttúrufræðinginn, sem kom út nú í vikunni. Reyndar hófust skrifin árið 2009 þegar við nokkrir líffræðingar stóðum fyrir fyrirlestraröð um Darwin og útgáfu rigerðarsafns honum til heiðurs. Grein þessi var ekki tilbúin í tíma og varð því ekki hluti af Arfleifð Darwins, þ.e.a.s. bókinni sem kom út hjá Hinu íslenska bókmenntafélagi.

Í hefti Náttúrufræðingsins eru fjöldi áhugaverðra greina, og þegar efnisyfirlitið kemur á vefinn munum við endurprenta það hér.

Bryngeddan og þróun fiska

Mánudaginn 18. ágúst mun Dr. John Postlethwait halda hádegiserindi á vegum Líf- og umhverfisvísindastofnunar.

Í fyrirlestrinum mun Dr. Postlethwait prófessor við Institute of Neuroscience, University of Oregon, Eugene, fjalla um rannsóknir sínar og samstarfsmanna sinna á erfðamengi s.k. bryngeddu (Lepisosteus aculatus), sem er ein 7 frumstæðra tegunda beinfiska frá öðru blómaskeiði beinfiska á miðlífsöld sem enn eru uppi. Greint verður frá því hvernig rannsóknir á erfðamengi þessara „lifandi steingervinga“ geta nýst við að varpa ljósi á  þróun genamengja, gena og genastarfsemi nútíma beinfiska og spendýra.

Titill erindisins er: Linking Teleost Fish Genomes to Human Biology

Ingo Braasch, Peter Batzel, Ryan Loker, Angel Amores, Yi-lin Yan, and John H. Postlethwait

Fyrirlesturinn verður haldinn kl. 13:30-14:30 mánudaginn 18. Ágúst í stofu N-131 í Öskju og er opinn öllum.

 

Mynd af Bryngeddu er af Wikimedia commons.

Ágrip erindisins á ensku.

Spotted gar (Lepisosteus oculatus), a holostean rayfin fish and one of Darwin’s defining examples of ‘living fossils’, informs the ancestry of vertebrate gene functions and connects vertebrate genomes. The gar and teleost lineages diverged shortly before the teleost genome duplication (TGD), an event with major impacts on the evolution of teleost genomes and gene functions. Evolution after the earlier two vertebrate genome duplication events (VGD1 & VGD2) also complicates the analysis of vertebrate gene family history and the evolution of gene function because lineage-specific genome reshuffling and loss of gene duplicates (ohnologs) can obscure the distinction of orthologs and paralogs across lineages and leads to false conclusions about the origin of vertebrate genes and their functions. We developed a ‘chromonome’ (a chromosome-level genome assembly) for spotted gar. Analysis shows that gar retained many paralogs from VGD1 & VGD2 that were differentially lost in teleosts and lobefins (coelacanth, tetrapods). We further show that spotted gar can be reared as a laboratory model enabling the functional testing of hypotheses about the origin of rayfin and lobefin gene activities without the confounding effects of the TGD. The spotted gar genome sequence also helps identify cis-regulatory elements conserved between teleosts and tetrapods, thereby revealing hidden orthology among regulatory elements that cannot be established by direct teleost-tetrapod comparisons. Using whole genome alignments of teleosts, spotted gar, coelacanth, and tetrapods, we identify conserved non-coding elements (CNEs) that were gained and lost after various key nodes of vertebrate evolution. This information enables us to study on a genome-wide scale the role of regulatory sub- and neofunctionalization after the TGD and helps infer targets of cis-regulatory elements that we test in vivo using transgenic reporter assays. This living fossil links teleost genomes to human biology in health and disease.

Formmyndun og tjáning miRNA tengd breytilegu útliti höfuðs bleikjuafbrigða

Þriðjudaginn 19. ágúst ver Kalina H. Kapralova doktorsritgerð sína í líffræði við Háskóla Íslands. Heiti rigerðarinnar er Formmyndun og tjáning miRNA tengd breytilegu útliti höfuðs bleikjuafbrigða (Salvelinus alpinus)/Study of morphogenesis and miRNA expression associated with craniofacial diversity in Arctic charr (Salvelinus alpinus) morphs.

Ágrip

Frá lokum síðustu ísaldar hafa þróast fjögur afbrigði bleikju (Salvelinus alpinus, Linn. 1758) innan Þingvallavatns. Afbrigðin eru erfðafræðilega aðgreind og eru ólík hvað snertir lífsferla, atferli og útlit, og á það sérstaklega við um líkamshluta er tengjast fæðuöflun. Markmið þessarar rannsóknar var að kanna erfðafræðilegar og þroskunarfræðilegar orsakir þessa fjölbreytileika og öðlast þannig innsýn í þróun og varðveislu bleikjuafbrigðanna í Þingvallavatni. Stofnerfðafræðilegri leit að genum tengdum ónæmiskerfinu sem sýna mismun milli afbrigða er lýst í fyrsta kafla ritgerðarinnar. Þar á meðal eru Cath2 og MHCII alpha sem sýna breytileika sem getur ekki talist hlutlaus og líklegast er að áhrif náttúrulegs vals á ónæmiskerfið hafi leitt til aðgreiningar á þessum erfðasetum. Annar kafli lýsir þroskun brjósks og beina í höfði fóstra og seiða stuttu eftir klak. Sá munur sem fram kemur milli afbrigða í þroskunarfræðilegum brautum útlits og stærðar þessara stoðeininga bendir til þess að orsakanna sé að leita í breytingum á tímasetningu atburða í þroskun. Í þriðja kafla segir frá litlum en marktækum mun í útliti höfuðbeina á fyrstu stigum eftir klak seiða þriggja afbrigða bleikju. Þá sýna blendingar tveggja ólíkra afbrigða svipgerð sem fellur að verulegu leyti fyrir utan útlitsmengi beggja foreldra-afbrigðanna. Það bendir til þess að aðskilnað afbrigðanna í vatninu megi rekja til minni hæfni blendinga. Fjórði kafli fjallar um þroskunarfræðileg tengsl valinna stoðeininga í höfði, þ.e. hversu sjálfstæðar eða samþættar þær eru, og hvernig þessum tengslum er háttað hjá kynblendingum ólíkra afbrigða Í fimmta kafla er miRNA sameindum bleikjunnar og tjáningu þeirrra í þroskun lýst í mismunandi afbrigðum. Athyglin beindist að miRNA-genum sem sýndu mismunandi tjáningarmynstur í afbrigðunum en slík gen kunna að leika mikilvægt hlutverk í formþroskun höfuðbeina og verið undirstaða útlitsmunar milli afbrigða.

Um doktorsefnið
Kalina fæddist í Sofíu í Búlgaríu árið1980. Foreldrar hennar eru Hrosto P. Kapralov, verkfræðingur, og Nedka K. Kapralova, hagfræðingur. Hún á eina systur, Petya, sem er listamaður. Kalina útskrifaðist frá Franska framhaldsskólanum í Sófíu árið 1999. Hún lauk fyrstu tveim árum BS náms við Paris Descartes University og síðasta árinu frá LILLE 1 University - Science and Technology árið 2004. Hún lauk meistaragráðu frá HÍ í samstarfi við University of Guelph í Kanada árið 2008 undir leiðsögn Sigurðar S. Snorrasonar (HÍ) og Moira Ferguson (UoG). Ritgerð hennar fjallaði uppruna smárrar botnbleikju (Salvelinus alpinus) á mismunandi stórum lanfræðilegum skölum á Íslandi. Kalina er gift Fredrik Holm sem er jarðfræðingur og ljósmyndari.

Leiðbeinandi
Sigurður S. Snorrason, prófessor við Líf- og umhverfisvísindadeild Háskóla Íslands

Andmælendur
John H. Postlethwait, prófessor við Háskólann í Oregon, Bandaríkjunum
Eiríkur Steingrímsson, prófessor við Læknadeild Háskóla Íslands

Hefði Darwin drepið gíraffann?

Í heimi vísinda er oft horft til vísindamanna sem uppgötvuðu stór lögmál, eða kollvörpuðu fornum kreddum. Charles Darwin eitt af afmælisbörnum dagisns er einn slíkur og fjölmörgum vísindamönnum (sérstaklega líffræðingum) finnst nauðsynlegt að vísa í hans afstöðu eða hugmyndir um tiltekin rannsóknarviðfangsefni.

Það endurspeglar líklega eiginleika samfélags manna, þar sem ákveðin virðingarröð er til staðar og fólk finnst upphefð í því að láta sjá sig með stórmennum, tala um þau eða tengjast þeim á einhvern hátt.*

Hvað myndir Darwin gera?

Sumir trúræknir vesturlandabúar spyrja sig hvað myndi Jesú gera (t.d. ef hreindýr verður fyrir bíl eða ef Silli frændi er klárar allt viskíið)? Fræðimenn spyrja sig hins vegar ekki (eða sjaldan) hvað Rachel Carson eða Charles Darwin myndi gera í tilteknum aðstæðum. Ég veit að Chris Mooney myndi segja að þessi munur á trúuðum og efasemdamönnum endurspegli virðingu þeirra fyrir valdastiga. Margir trúaðir, sérstaklega á hægri vængnum, bera mikla virðingu fyrir yfirvaldi, á meðan efasemdamenn efast um valdahafa jafnt sem eigin fatasmekk**

En hvað hefði Charles Darwin gert ef hann hefði verið forstjóri dýragarðsins í Kaupmannahöfn?

Við þekkjum Darwin flest sem mikinn náttúrufræðing og fræðimann. En á yngri árum var hann ötul skytta og mikill safnari. Á meðan hann var í guðfræðinámi leitaði hann iðullega fiðrilda í skógum, og fór á veiðar. Í heimssiglingunni á Hvutta var hann býsna duglegur að drita niður fugla og margskonar dýr, hamfletta þau og geyma til greininga. Hann sendi fjölda kassa fulla af hömum, beinum og pressuðum laufblöðum til Englands, þar sem sérfræðingar fóru að rannsaka efniviðinn.

Því finnst mér líklegt að Darwin hefði látið aflífa gíraffann, og verið fullfær um að skjóta hann sjálfur.

Siðfræðileg afleiðing þróunarkenningarinnar

Flestir líta á þróunarkenninguna sem fyrirbæri sem útskýrir eiginleika lífvera og sögu þeirra. En heimspekilega afleiðing hennar er mjög djúpstæð. Maðurinn er ekki aðskilinn frá náttúrunni. Við eru grein á lífsins tré, og lögmál náttúrunnar eiga við okkur eins og dýr merkurinnar.

En hvað með siðferðilegu spurningarnar, eins og þær sem Gunnar Dofri fjallar um í grein sinni?

Eru gíraffar æðri kúm, kolkröbbum eða kúluskít? Eða eru öll dýr, önnur en maðurinn skör lægri og með minni rétt en við? Eiga vistkerfi einhvern rétt, jafnvel þótt að þau séu ekki lifandi í sjálfu sér? Og ef við gefum vistkerfi eða lífkerfi rétt, eiga þá hinir dauðu steinar líka heimtingu á réttindum?

Það er ekki ætlunin að svara þessum spurningum hér, enda er ég fræðimaður og er alsæll með galopnar spurningar og þríræðar vísur.

*Það er líklega hluti af ástæðunni fyrir því að ég rita þennan pistil.

**Af skiljanlegum ástæðum.

Sum dýr jafnari en önnur

Blandaður genapoki frá Neanderdal

Fyrir nokkrum árum tókst að raðgreina erfðaefni úr beinum Neanderdalsmanna, sem höfðu dáið fyrir um 30.000 árum.

Með því að skoða mismun á erfðaefni Neanderdalsmanna og okkar var hægt að meta að síðasti sameiginlegi forfaðir þessara tveggja tegunda lifði fyrir uþb. 400.000 árum.

En einnig kom í ljós að sumar raðir í erfðaefni Evrópu og Asíubúa voru mjög áþekkar röðum þessar útdauðu frænda okkar. Engar slíkar raðir fundust í Afríkubúum.

Þar sem leifar Neanderdalsmanna hafa bara fundist í Evrópu og Asíu er talið að þeir hafi alls ekki búið í Afríku. En einnig er vitað að Neanderdalsmenn og beinir forfeður okkar bjuggu á sama tíma í hinum heimsálfunum tveimur. Erfðafræðilegu gögnin sýna síðan merki um kynblöndun.

Gjöf frá Neanderdal

Tvær nýlegar rannsóknir (David Reich við Harvard háskóla og félaga hans, og Benjamin Vernot og Joshua M. Akey við Univeresity of Washington, Seattle) sýnir að gen Neanderdalsmanna voru að vissu leyti heppileg viðbót.

Fyrir nokkur gen í erfðamengi Asíu og Evrópubúa eru útgáfurnar úr Neanderdal algengar eða næstum allsráðandi. Það þýðir að nokkur gen (sem tengjast t.d. húð og litarhafti) eru ættuð úr Neanderdal. Að sama skapi hafa vissar útgáfur gena Neanderdalsmanna miðlað þoli gagnvart sjúkdómum. Þróunarfræðingar setja fram þær tilgátur að við kynblöndun Neanderdalsmanna og forfeðra okkar, hafi gen sem auðvelda líf á norðlægari breiddargráðum flust á milli tegundanna. Það er mun erfiðara að segja að útgáfa X af geni B sé tengd, t.d. nýtingu á D vítamíni eða þoli gagnvart berklabakteríu. Til að geta staðhæft slíkt þarf ítarlegri rannsóknir á starfsemi genanna.

Bland í genapokanum

En gögnin sýna einnig að einungis vissa hluta erfðamengisins má rekja til Neanderdals. Önnur svæði í menginu sýna enga vísbendingu um blöndun við Neanderdalsmenn. Þetta er sérstaklega áberandi á genaríkum svæði mengisins. Þar er mjög óalgengt að finna allel ættuð úr Neanderdal.

Það bendir til þess að genin hafi ekki getað unnið saman. Með öðrum orðum að Neanderdalsgenin hafi ekki virkað vel með genum Homo sapiens. Og því hafi þau horfið úr stofninum fyrir tilstuðlan náttúrulegs vals.

Þetta er undirstrikað af þeirri staðreynd að í 9 tilfellum má rekja stökkbreytingar sem valda sjúkdómum til Neanderdals. Um er að ræða stökkbreytingar sem ýta t.d. undir sykursýki og sjálfsofnæmi.

Valið gegn ófrjósemi

En sterkustu vísbendingu um hreinsun á Neanderdalsgenum má finna á X litningnum. Mikill minnihluti gena þar sýna merki um blöndun, og þær Neanderdals samsætur sem finnast eru í lágri tíðni í stofninum.

Það sama má sjá þegar skoðuð eru gen sem tjáð eru í eistum. 

Þetta tvennt bendir mjög sterklega til vals gegn ófrjósemi kynblendinga. Rannsóknir í ávaxtaflugum hafa einmitt sýnt að gen á kynlitningum, og gen tjáð í kynkirtlum eru oft tengd ófrjósemi í kynblendingum eða blendingum á milli afmarkaðra stofna.

Þannig að síðustu þá getum við glaðst yfir því að hafa fengið erfðabreytingar ættaðar úr forneskju. En um leið prísað okkur sæla yfir því að náttúrulegt val hafi hreinsað út mest af draslinu úr genapokanum frá Neanderdal.

Ítarefni:

Carl Zimmer New York Times 31. jan. 2014. Neanderthals Leave Their Mark on Us

Vernot, B. & Akey, J. M. Science http://dx.doi.org/10.1126/science.1245938 (2014).

Sankararaman, S. et al. Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature12961 (2014).

 Arnar Pálsson 25.5.2011 Getur verið að Neanderdalsmaðurinn hafi ekki dáið út heldur blandast nútímamanninum?

Fornir þorskar og tímavél í DNA

DNA er tímavél. Erfðaefni tegunda hefur borist til þeirra frá foreldrum og forfeðrum sem voru uppi fyrir þúsund eða milljón árum. Erfðaefni okkar endurspeglar fortíð okkar sem tegundar, og nýlegar breytingar á byggingu stofnsins. Það sama gildir um þorska.

DNA er einnig tímavél, í þeim skilningi að það varðveitist merkilega vel í líkamsleifum í jörðu, sérstaklega beinum.

Guðbjörg Ásta Ólafsdóttir, Snæbjörn Pálsson og samstarfsmenn nýttu sér þann eiginleika til að skyggnast aftur í fortíð þorsksins. Þau fengu aðgang af þorskbeinum úr gömlum íslenskum verbúðum og gátu greint erfðaefni þeirra. Með því að beita stofnerfðafræðilegum aðferðum, tókst þeim að meta sveiflur í stofnstærð þorskstofnsins síðustu 10 aldir. Grein um þessa rannsókn birtist í tímariti Konunglega Breska vísindafélagsins í gær.

Megin niðurstaðan er sú að stofninn minnkaði í kjölfar litlu ísaldar sem hófst á 15. öld. 

Vonandi kemur fréttatilkynning frá Líffræðistofnun HÍ eða Rannsóknasetur HÍ á Vestfjörðum um þessa rannsókn. Þeir sem vilja geta lesið greinina á netinu.

Historical DNA reveals the demographic history of Atlantic cod (Gadus morhua) in medieval and early modern Iceland Guðbjörg Ásta Ólafsdóttir, Kristen M. Westfall, Ragnar Edvardsson og Snæbjörn Pálsson. Proc. R. Soc. B 22 February 2014 vol. 281 no. 1777 20132976 doi: 10.1098/rspb.2013.297

Leiðrétt eftir ábendingu höfundar, sjá athugasemd að neðan.

Listaverk í undirdjúpunum

Lífverur eru listaverk. Lauf musteristrjáa og eika eru ótrúlega falleg, sem og kúluskíturinn, innri píplur nýrna, ríbósómin í frumum, DNA helixinn og síðast en ekki síst hinn tveggja frumu þykki vængur ávaxtaflugunar.

En lífverur eru ekki bara listaverk, sum dýr búa til listaverk sjálf.

Þekktustu dæmin eru laufskálafuglarnir sem vefa stórkostleg form úr greinum og stilkum, síðan skreyta þeir rýmið með sérvöldum gripum (blómum, lituðum steinum, lirfum eða plasti).

Mynd af vefnum Spoon & Tamago / picture from Spoon and Tamago.

http://www.spoon-tamago.com/2012/09/18/deep-sea-mystery-circle-love-story/

Japanskir náttúrufræðingar fóru að athuga mynstur sem áhugakafarinn Yoji Ookata hafði fundið. Samkvæmt japönsku vefsíðunni Spoon & Tamago og Jerry Coyne á Why Evolution is True var um að ræða rúmlega hringlaga form í sandinum á hafsbotni.

Mynstrin eru mjög regluleg og ansi fjölbreytt. Sumir hringirnir eru einfaldir, aðrir samanstanda af nokkrum baugum og jafnvel skrauti í miðjunni.

Um áratuga skeið var ekki vitað hvað eða hver byggi til hringina. En nýleg athugun leiddi í ljós að  listfengin kúlufiskur (pufferfish - Torquigener sp., Tetraodontidae) er ábyrgur fyrir herlegheitunum. 

Náttúrufræðingar hafa löngum velt vöngum yfir þessu yfirdrifna stússi.

Af hverju eðlast ekki bara fuglarnir eða fiskarnir í stað þess að standa í þessu baksi?

Charles Darwin setti fram hugmyndina um kynval (sexual selection), þar sem kvendýr velja maka á grundvelli glæsileika eða hæfileika. Darwin braut heilann um stél páfuglsins, sem olli honum líkamlegri angist, en þótti líklegast að með þessu "baksi" væru páfuglarnir að keppa um hylli kvendýra. Sem veldu síðan glæsilegasta fuglinn - og hann fengi þá að koma genum sínum til næstu kynslóðar.

Nóg er af ósvöruðum spurningum. Hvers vegna velja kvendýrin glæsilegasta fuglinn eða sandhringinn? Karlfiskurinn skapar stórkostleg verk, og kvendýrin velja... en hvað? Velja þær þá duglegustu eða hæfileikaríkustu? Velja þær samhverfuna, reglulegasta mynstrið eða hvað.

Listamaðurinn og bókahöfundurinn David Rothenberg fjallaði einmitt um fegurð í náttúrunni í bók sinni, Survival of the beautiful. Hann vill meina að margar dýrategundir hafi innbyggða þörf til að skapa og að njóta fegurðar. Þetta birtist meðal annars í laufskálafuglunum og kúlufiskunum, en einnig í þeirri tilfinningalegu sælu sem fylgir því að upplifa fegurð lista eða náttúru.

Ég held þvi ekki fram að kvenkúlufiskar tárist við að sjá fallegan sandhring, en verður veröldin ekki örlítið forvitnilegri ef við leyfum okkur amk að velta þeim möguleika fyrir okkur.

Ítarefni og heimildir

Spoon & Tamago. 2012 The deep sea mystery circle—a love story

 

Jerry Coyne 2012 A marine mystery solved (and a bit about birds)

Hiroshi Kawase, Yoji Okata & Kimiaki Ito Role of Huge Geometric Circular Structures in the Reproduction of a Marine Pufferfish Scientific Reports 3, 2106 doi:10.1038/srep02106

Survival of the Beautiful by David Rothenberg

Arnar Pálsson | 18. mars 2010  Hin kenning Darwins

Steingervingur frá Svalbarða afhjúpar sögu hvítabjarna

Hvítabirnir lifa á norður heimskautinu, á íshellunni og einnig á föstu landi hluta ársins. Ólafur Ingólfsson prófessor í jarðfræði við Háskóla Íslands og nemendur hans, fundu fyrir nokkrum árum steingerðan kjálka hvítabjarnar á Svalbarða (sjá meðfylgjandi mynd Ólafs). Í ljós kom að beinið var um 110.000-130.000 ára gamalt.

Í kjölfarið hóf Ólafur samstarf við erlenda erfðafræðinga, sem tókst að einangra DNA úr beininu og þar með að kanna uppruna og sögu hvítabjarna. Nýverið birtu Ólafur og samstarfsmenn rannsókn sem sýnir að hvítabirnir komu fram fyrir 4-5 milljónum ára. Hún leiðir einnig í ljós að stórfelldar loftslagsbreytingar og flæði erfðaefnis milli hvítabjarna og brúnbjarna hafa haft mikil áhrif á þróun hvítabjarna.

Ólafur mun rekja sögu þessara rannsókna í erindi 7. september 2012. Erindið kallast "From dirt to DNA - A chance fossil find on Svalbard sheds light on the natural history of the Polar Bear" og verður flutt á ensku.

Erindið er undir formerkjum líffræðistofu, Líf og umhverfisvísindastofnunar HÍ. Önnur erindi líffræðistofu haustið 2012 verða auglýst á vef Líf og umhverfisvísindastofnunar.

Aðgangur er ókeypis og allir eru velkomnir með húsrúm leyfir. Nemendur eru sérstaklega hvattir til að mæta.

Skyldir pistlar.

Ættartré tegunda, einstaklinga og gena

Ísbirnir og pöndur að fornu og nýju  

Mikilvægi þróunkenningarinnar fyrir læknisfræði

Þau tíðindi bárust um helgina að norskur geðlæknir hafi verið gefnar bætur vegna meintrar mismununar á grundvelli trúarskoðanna. Honum var ekki boðið starf, af því að hann trúði ekki á þróunarkenninguna. 

 

Hvað er þróunarkenningin?

Kenning er nafn á víðtækri útskýringu í vísindum. Fyrst kemur tilgáta, ef henni er ekki hafnað er e.t.v. komið lögmál, og mörg lögmál eru samþætt í stærri kenningu sem getur útskýrt margvísleg fyrirbrigði og tilfelli. Sbr. þyngdarlögmál Newtons og almennu afstæðiskenningu Einsteins.

Þróunarkenning Darwins felur í sér tvennt. Í fyrsta lagi lífsíns tré, að allr lífverur á jörðinni séu skyldar að meira eða minna leyti. T.d. eru menn og apar svipaðari í útliti en menn og flugur, vegna þess að við erum skyldari öpum en flugum. Í öðru lagi settu Darwin og Wallace fram hugmyndina um náttúrulegt val, sem útskýrir hvers vegna lífverur passa við umhverfi sitt, og hvers vegna þær eru með augu, laufblöð, typpi.

Náttúrulegt val er fjarska einfallt. Það byggist á fjórum atriðum.

1. Breytileika - einstaklingar eru ólíkir.

2. Erfðir, breytileiki milli einstaklinga er tilkomin vegna erfða (að einhverju leyti).

3. Mismunadi æxlunar-árangri (það er ekki nóg að æxlast - þú verður að geta af þér börn, því annars komast genin þín ekki áfram).

4. Baráttu fyrir lífinu, einstaklingar eru misjafnlega góðir í því að hlaupa, veiða, elda, þrífa sig, finna maka, búa til afkvæmi með makanum, verja afkvæmið o.frv.

Fleira þarf ekki til að útskýra fjölbreytileika lífsins, eiginleika lífvera og hvers vegna þær bila.

 

Darwinísk læknisfræði

Þróunarkenningin kastar einstöku ljósi á læknisfræðina, því hún hjálpar okkur að skilja byggingu lífvera, hvernig samskiptum sýkla og hýsla er háttað, hvernig erfðagallar viðhaldast í stofnum og togstreitu á milli kerfa lífverunnar. Hún sýnir okkur hvaða eiginleikar eru gamlir, hvað er sameiginlegt öllum dýrum/hryggdýrum/spendýrum/mannöpum, og hvað er nýtilkomið. Mjólkurkirtlar birtust í einum hópi lífvera, næringarsepar sæhestanna eru önnur leið að sama marki (nema hvað þeir eru á karldýrinu).

Þróunarkenningin útskýrir hvernig skaðlegar stökkbreytingar viðhaldast, þær eru fjarlægðar af náttúrulegu vali en það megnar aldrei að hreinsa allt burt (m.a. vegna þess að alltaf verða nýjar breytingar í hverri kynslóð).

Þróunarkenningin sýnir hvernig áhrif stökkbreytinga veltur á umhverfinu - ef umhverfi breytist þá getur það sem var gott orðið skaðlegt. Ekki allir sjúkdómar vegna erfða, umhverfisþættir valda mörgum sjúkdómum (sígarettur og asbest búa til lungnakrabbamein). Náttúrulegt val getur ekki varið okkur fyrir slíku, bara vitsmunaleg hegðun fólks (svona eins og að setja sílikon í poka og smeygja undir húðina....).

Og ef við notum of mikið af sýklalyfjum, þá mun þol gagnvart þeim þróast vegna náttúrulegs vals.  Það er því mikilvægt að læknar kunni þróunarfræði.

Það er hægt að hafna útskýringum þróunarkenningarinnar á fjölbreytileika lífsins og sýklalyfjaóþoli, og skírskota til yfirnáttúrulegra krafta. En þá ertu búinn hafna vísindalegri aðferð og opna dyrnar fyrir allskonar yfirnáttúrulegar skýringar á þyngdaraflinu, jarðskjálftum, getnaði, gangi tunglsins og sigri eða tapi í íþróttum.

 

Líkamspartavélvirkjar eða fræðimenn?

Það er reyndar praktísk spurning, hversu mikið þarf einstakur starfsmaður að vita. Ef hlutverk þitt er að greina lungnasjúkdóma í 30 einstaklingum á dag, hversu oft þarft þú að nýta þér þekkingu á þróunarkenningunni? Ef um er að ræða fjölónæman stofn baktería, sem þolir öll þekkt sýklalyf, þá er það gott. Ef um er að ræða 50 ml af steinolíu sem sjúklingurinn andaði að sér af því hann vildi vera eldgleypir, þá þarftu ekki að nýta þér þekkingu um þróunarkenninguna.

Norski læknirinn starfar á sviði geðlæknisfræði. Vera má að þróunarkenningin gagnist honum ekkert í sínu starfi. Spyrja má hefði umsókn viðkomandi verið hafnað er hann hefði efasemdir um erfðalögmál Mendels? Þyngdarlögmál Newtons? Taugalíffræði tuttugustu aldar?

 

Eru læknar líkamspartavélvirkjar*, sem þurfa ekki að vita neitt um þau lögmál sem móta líkama? Eða þurfa þeir að kunna skil á bestu útskýringum á því hvernig líkamar virka, ekki bara einkennum sem koma fram þegar þeir bila.

Kveikjan að pistlinum var upphringi frá Frosta og meðreiðarsveini hans í Harmageddon.

 

* Með þessari líkingu er ekki verið að kasta rýrð á starf vélvirkja, en mér skilst á kunningjum að margir nútímavélvirkjar þurfi ekki að skilja starfsemi véla, bara skipta um partana sem tölvan segir að séu bilaðir. Þar liggur grunnurinn að líkingunni.

 

Ítarefni:

George C. Williams og Randolph M. Nesse  Why We Get Sick: The New Science of Darwinian Medicine

Darwinian medicine, Nesse, RM et al. (2009). "Making evolutionary biology a basic science for medicine". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (PNAS) Suppl 1 (suppl_1): 1800–7.