Þakkir fyrir árið 2009

Á nýliðnu ári voru tímamót í vísindasögunni. Tvö stórmenni vísindasögunnar áttu merk afmæli. Annar þeirra var Charles Robert Darwin, sem setti fram þróunarkenninguna og hinn Galileo Galilei sem beindi fyrstur sjónauka að stjörnunum. Hinu alþjóðlega ári stjörnufræðinnar hefur verið gerð góð skil af stjörnufræðivefnum, (einnig www.2009.is) en afmæli Darwins og bókar hans um uppruna tegundanna, var gerð skil hér og á vefnum darwin.hi.is.

Hér verður stiklað á stærstu viðburðum Darwin daganna 2009 hérlendis.

Á 200 ára afmælisdegi Charles Darwin þann 12 febrúar 2009 var haldið málþing undir yfirskriftinni Hefur maðurinn eðli?

Þá voru einnig veitt verðlaun í ritgerðasamkeppni sem efnt var til meðal framhaldskólanema. Fyrstu verðlaun fékk Kári Gautason, tvítugur Vopnfirðingur sem nam við M.A.

Á haustmánuðum hófst fyrirlestraröð undir merkjum Darwin daganna. Dagskrá fyrirlestraraðarinnar:

6 júlí - Montgomery Slatkin - Neanderthalsmaðurinn: erfðamengi og stofnerfðafræði

29 ágúst - Peter og Rosemary Grant - Finkur Darwins og þróun

3 október - Guðmundur Eggertsson - Uppruni lífsins

24 október -  Ólafur Ingólfsson og Ingibjörg Svala Jónsdóttir - Steingervingar og þróun lífs

31 október - Joe Cain - Rannsóknir Darwins á vitsmunalífi mannsins

7 nóvember - Hrefna Sigurjónsdóttir og Sigurður Snorrason - Þróun atferlis

14 nóvember - Einar Árnason - Sterkt val á Pan I geninu í þorski vegna veiða: spá um hrun fiskirís.

21 nóvember - Hafdís Hanna Ægisdóttir - Lífríki og þróun á eyjum

28 nóvember - Linda Partridge - Hin nýja líffræði öldrunar

5 desember - Guðbjörg Ásta Ólafsdóttir og Bjarni K. Kristjánsson - Uppruni tegunda á Íslandi

12 desember - Snæbjörn Pálsson - Þróun kynæxlunar

Hagsmunafélag líffræðinema lét búa til boli af þessu tilefni. Þeir eru enn til sölu.

Erindin voru öll hin frambærilegustu, umræður fjörugar og aðsóknin ljómandi fín (ég á eftir að telja hausa í gestabókinni, en geri það fyrir lokauppgjör). Allir íslensku fyrirlesararnir hafa skrifað kafla um sínu hugðarefni sem munu birtast í ritgerðarsafni síðar á þessu ári...meira um það síðar.

Fyrirlestraröðin var styrkt af rektor Háskóla Íslands (sem einnig setti fyrirlestraröðina), Líffræðistofnun HÍ, Mennta og menningarmálaráðaneyti Íslands, Líffræðifélagi Íslands, Gróco ehf, Landbúnaðarháskóla Íslands, Náttúrustofu vestfjarða, Vísindafélagi Íslendinga og Háskólanum á Hólum. Við erum styrktaraðillum ákaflega þakklát. Einnig kom fjöldi fólks að skipulagningu og framkvæmd, bæði fyrirlestraraðar og málþings. Þeim verður aldrei fullþakkað.

Einnig stóðu Hólaskóli og Háskólinn á Akureyri fyrir ráðstefnu 24 nóvember 2009, þegar 150 ár voru liðin frá útgáfu uppruna tegundanna. Dagskráin var hin glæsilegasta og erindin (öll nema mitt) voru reglulega góð.

Skipuleggjendur Darwin daganna draga sig hér með í hlé, hverjum langar að bera kyndil líffræðilegs fjölbreytileika? Nú er runnið upp árið 2010, ár líffræðilegs fjölbreytileika.

Aðstandendur:

Arnar Pálsson - Háskóla Íslands

Bjarni Kristófer Kristjánsson - Háskólanum á Hólum

Guðbjörg Ásta Ólafsdóttir - Fræða og rannsóknasetur HÍ á vestfjörðum

Hafdís Hanna Ægisdóttir - Landbúnaðarháskóla Íslands

Snæbjörn Pálsson - Háskóla Íslands

Steindór J. Erlingsson - vísindasagnfræðingur

Fagleg ráðgjöf: Einar Árnason - Háskóla Íslands

Lífríki eyja: sérstaða og þróun

Þann 21. nóvember mun Hafdís Hanna Ægisdóttir halda erindi er nefnist Lífríki eyja: sérstaða og þróun. Allt frá tímum Darwins og heimsóknar hans til Galapagoseyja hafa eyjar vakið athygli fyrir sérstætt plöntu- og dýralíf. Tröllvaxin skriðdýr og skordýr, ófleygir fuglar og sérstæðar plöntur finnast á mörgum eyjum. Þessi sérkenni lífríkja eyja gera þær að vinsælum vettvangi þróunarfræðirannsókna.

Hvernig dreifast tegundir til einangraðra úthafseyja? Hvað veldur því að yfirleitt fáar tegundir lifa á litlum úthafseyjum og af hverju er hlutfall einlendra tegunda oft hærri þar en á næsta meginlandi? Af hverju þróast jurtkenndar plöntutegundir í trjákenndar á úthafseyjum? Þessum spurningum og mörgum fleirum verður reynt að svara í fyrirlestrinum. Sérstök áherslu verður lögð á brautryðjandi hugmyndir Darwins um lífríki eyja, sem hann kynnti í Uppruna tegundanna.

 

Hafdís Hanna er plöntuvistfræðingur og vinnur hjá Landbúnaðarháskóla Íslands sem verkefnistjóri þróunarverkefnis um Landgræðsluskóla Háskóla Sameinuðu þjóðanna. Rannsóknir hennar hafa aðallega beinst að æxlunarkerfum plantna á heimskauta- og háfjallasvæðum en einnig á afskekktum eyjum Galapagoseyjaklasans.

Erindið er hluti af fyrirlestraröð í tilefni 200 ára afmælis Charles Darwin sem fram fer haustið 2009. Dagskrá má nálgast á darwin.hi.is. Erindið er öllum opið og verður flutt á íslensku.

Stund: 21. nóvember 2009, kl. 13:00

Staður: Stofa 132 í Öskju, náttúrufræðihúsi HÍ.

Allir velkomnir.

Spá um hrun fiskirís

Næsti fyrirlestur á Darwin dögunum 2009 verður fluttur af Einar Árnasyni. Erindið nefnist sterkt val á Pan I geninu í þorski vegna veiða: spá um hrun fiskirís.

 

Darwin kenndi okkur að skilja náttúrlegt val. Tæknivæddur, er maðurinn mikilvirkur afræningi og afrán hans getur virkað sem máttugur valkraftur. Það gildir um nútíma fiskveiðar. Pan I genið í þorski hefur tvö allel og arfgerðir gensins tengjast svipgerðum sem velja sér búsvæði eftir dýpi. Sterkt val vegna fiskveiða, sem beinast í ríku mæli að fiski á ákveðnu búsvæði, finnst á geninu. Valið er óbeint og verður vegna þess að fiskur velur sér búsvæði eftir arfgerð og fiskveiðar eru mestar í ákveðnu búsvæði. Mat á hæfnistölum er gerð. Hæfnismat er notað til að spá fyrir um breytingar á samsetningu stofnsins. Spáin er að arfgerðir fisks sem eru lagaðar að grunnsævi hverfi fljótt úr stofninum ef fram heldur sem horfir. Afleiðingin kann að verða hrun fiskveiða úr stofninum.

Einar Árnason er prófessor í þróunarfræði við Háskóla Íslands. Hann hefur rannsakað atferli kjóans, breytileika í brekkubobbum, náttúrulegt val í ávaxtaflugum, en mesta áherslu hefur hann lagt á rannsóknir á fjölbreytileika og erfðasamsetningu nytjastofna við Ísland og í Atlanshafi.

Erindið er hluti af fyrirlestraröð í tilefni 200 ára afmælis Charles Darwin sem fram fer haustið 2009. Dagskrá má nálgast á darwin.hi.is. Erindið er öllum opið og verður flutt á íslensku.

Stund: 14. nóvember 2009, kl. 13:00
Staður: Stofa 132 í Öskju, náttúrufræðihúsi HÍ.

Ítarefni:

Grein Einars og félaga í PLoS One Intense Habitat-Specific Fisheries-Induced Selection at the Molecular Pan I Locus Predicts Imminent Collapse of a Major Cod Fishery

Aðlögun að dýpi

Bílavit, bókavit, boltavit og Darwin

Hvað eru eiginlega vitsmunir? Vitsmunir er eins og líkamlegt atgerfi, flókið samsett fyrirbæri sem er alls ekki auðvelt að skilgreina.

Vitanlega getum við mælt lengd beina, massa og form vöðva, andlitsdrætti og líkamsburð. Engu að síður er mjög erfitt að steypa öllum mælingunum okkar í eina einkunn fyrir líkamlegt atgerfi. Þegar við (þá meina ég Jóhannes og fjölskylda) erum að rækta kindur, er hægt að skilgreina lömb með hnellin læri, þykka bakvöðva og litla bakfitu sem vænleg til undaneldis. Það er mun erfiðara að meta atgervi mannfólks og tilgreina hverjir séu heppilegir í íshokkí eða fótbolta.

Eins eru vitsmunir, greind eða andlegt atgervi samsett úr mörgum ólíkum þáttum. Andstætt líkamlegu atgervi er miklu erfiðara að mæla þær einingar sem skipta máli í andlegu atgervi...þótt ég geri mér grein fyrir að atferlisfræðingar, sálfræðingar og félagsþróunarfræðingar hafa lært heilmikið á síðustu öld.

Sem nemendur kynnust við ólíkum fræðigreinum. Sumir eru góðir í jarðfræði, aðrir í ensku, og þeim sem vegnar vel í sögu getur farnast ver í verkfræði.

Vitið er ekki bundið við lærdóm af bókum; margir sýna verkvit, bílavit, boltavit og blómavit. Ég þekki samt engan sem er snillingur í að gera við bíla, leysir öll verk af stakri prýði, þyrlar bolta eins og L. Messi og ræktar rósir á Ísafirði. 

Charles Darwin var sá fyrsti sem lagði áherslu á að fyrst að lífverur væru samsettar, t.d. þannig að fætur og nýru þroskuðust óháð hvort öðru, þá gætu eiginleikar lífvera þróast óháð hverjum öðrum.

Þess vegna getur náttúrulegt val aukið tíðni stökkbreytinga sem gæða fólk "grænum fingrum" (líklega mikilvægt þegar landbúnaðarbyltingin hófs)  án þess að hafa áhrif á gen sem tengjast veiðivísi.

Að síðustu, mér finnst það alltaf jafn merkilegt hversu sterk viðbrögð bifreiðar vekja hjá ungum drengjum og dúkkuvagnar stúlkum. Bílar og dúkkuvagnar voru ekki hluti af umhverfi forfeðra okkar, þannig að ómögulegt er að líffræðileg þróun hafi ýtt undir þessa eiginleika. Spurningin er hvaða eiginleika þessara hluta það eru sem fanga athygli barnanna.

Joe Cain ætlar að tala um rannsóknir Darwins á vitsmunum mannsins í fyrirlestri á Darwin dögunum, á morgun kl 13:00 í hátíðarsal aðalbyggingar HÍ. Allir eru velkomnir, erindið verður flutt á ensku, en á aðgengilegu máli. 

Hinn viti borni maður

Homo sapiens, hinn viti borni maður. Er þetta oflof eða kaldhæðni? Hér höfum við lagt áherslu á þá staðreynd að maðurinn er hluti af dýraríkinu og lífheiminum. Tegundin okkar er vissulega merkilegt dýr, en alls ekki annars eðlis en hinar lífverurnar. Við finnum gen skyld okkar genum í froskum, risafurum og gersveppum. Og þau mynda ótrúlega svipaðar prótínsameindir sem geta innt sambærileg störf af hendi.

Það er jú satt að engin önnur lífvera getur nýtt sér verkfæri eins og við eða tekist á um stórar hugmyndir eins og við. En samt sjáum við sömu grunneiningar og samfélagshæfni okkar byggist á í öpum, úlfum og fuglum. Dýr sýna rökhugsun og leysa einföld stærðfræðidæmi.

Næst komandi laugardag ætlum við að fá einn viti borinn mann til að segja okkur hvaða hugmyndir Darwin hafði um sérstöðu mannsins og greind okkar. Svarið verður örugglega flóknara en 42.

Steingerðar lífverur og óravídd jarðsögunar

Eitt veigamesta gagnrýnin sem Charles Darwin fékk á kenningu sína var sú að jarðsagan væri of stutt til að þróun gæti búið til þann fjölbreytileika lífvera sem fyrir augu bar.

Darwin las á ferðum sínum á Hvutta (the Beagle) nýja bók um jarðfræði eftir Charles Lyell. Þar var lagður fram hinn nýji skilningur jarðfræðinnar, á því hvernig landið verður til fyrir sífellda starfsemi náttúrulegra ferla, rofs, rigninga, frost, eldgosa o.s.frv. Þessi kraftar eru sífellt að verki og með tíð og tíma geta þeir fyllt heila firði af mold og sandi (búið til setlög), sorfið dali úr sléttum (t.d. með endurteknum ísöldum) og hlaðið upp jarðlögum (með endurteknum eldgosum).

Darwin hafði mikinn áhuga á jarðfræði og kannaði setlög í Suður Ameríku, varð vitni að stórbrotnum áhrifum jarðskjálfta í borginni Concepcion í Chile, og setti fram kenningu um tilurð kóralrifja.

Megin lærdómurinn var samt sá að jörðin hlyti að vera gömul, sem gæfi þá um leið tækifæri á miklum breytinugm á jörð og LÍFRÍKI.

Nokkru eftir að Uppruni tegundanna kom út gagnrýndi merkasti eðlisfræðingur Englands, Lord Kelvin kenningu Darwins á þeirri forsendu að jörðin gæti í mesta lagi verið nokkur hundruð milljón ára gömul*. Kelvin byggði mat sitt á kólnun bergs, og þar með jarðar, sem gaf honum efri mörk á aldri hennar. Gagnrýni Kelvins olli Darwin vandræðum, sérstaklega þar sem eðlisfræðin var lengstum talin fræðigrein æðri líffræðinni.

Gegn rökum Kelvins stóð sú staðreynd að í jarðlögum mátti greina forfeður og fulltrúa núlifandi tegunda. Beinagrindur af öpum og mannöpum voru í nýlegum jarðlögum, en í eldri lögum fundust leifar forfeðra allra spendýra, og enn eldri risaeðlur og milliform sem sýndu hvernig úr risaeðlunum spratt sá fallegi flokkur sem fuglar eru. Í nokkur hundruð ára gömlum jarðlögum finnast síðan frumstæðustu dýrin, forverar hryggdýra, hryggleysingja, sem og leifar plantna og þörnga.

Síðar kom í ljós að reikningar Kelvins voru á röngum forsendum byggðar, og eins og við vitum nú er jörðin er um 4.550.000.000 ára gömul. Það gefur nægilegan tíma fyrir þróun lífs, allavega einu sinni.

Ólafur Ingólfsson mun kynna jarðsöguna, steingervinga og þróun lífs í fyrirlestri á morgun, kl 13:00 í Öskju náttúrufræðihúsi HÍ.

*Leiðrétt eftir góða athugasemd púkans.

Steingervingar og rannsóknir á svipbrigðum

Charles Darwin gaf út tímamótaverk á nítjándu öld, sem gjörbreytti hugsun okkar um hegðun, eðli og tilfinningar. Hér er ekki um að ræða Uppruna tegundanna, sem var vissulega mikilvægt framlag til skilnings okkar á tilurð mannsins og eiginleikum hans. Bókin sem um ræðir The expression of the emotions in man and animals kom út árið 1872.

Þann 31 október mun vísindasagnfræðingurinn Joe Cain fjalla um rannsóknir Darwins á svipbrigðum, sem eru ein okkar besta leið til að skilja tjáningu og tilfinningar lífvera. 

Mörg af þeim viðbrögðum sem við sýnum við áreiti eru áþekk því sem sjá má hjá dýrum, grettur byggja á vöðvum sem eru eins (eða mjög áþekkir) í okkur og simpönsum.

Viðfangsefni Cains eru rannsóknir Darwins á því sem kalla má "æðri eiginleikum" (higher faculties), sem virðast skera mannin frá öðrum dýrum. Cain leggur áherslu á að fyrirlesturinn sé ekki mjög fræðilegur, og hlustendur þurfi ekki að vera sagnfræðingar til að kunna að meta hann "you don't need to be a historian!"

Fyrirlesturinn er hluti af fyrirlestraröð sem efnt er til vegna þess að 200 ár eru liðin frá fæðingu Charles Darwin og þess að 150 verða í nóvember frá því að bók hans um uppruna tegundanna kom út.

Nú á laugardaginn (24 október) mun Ólafur Ingólfsson flytja erindi í sömu fyrirlestraröð, um steingervinga og þróun lífs (Ólafur var í viðtali á Útvarpi sögu síðasta þriðjudag, heyra má upptöku hér - þáttur 47).

Richard Lenski og þarmabakterían

Á vísindi.is er oft fjallað um skemmtilegar nýjungar t.d. í líffræði, eðlisfræði og jarðfræði.

Ég skora á ykkur að kíkja á nýlega umfjöllun um tilraunir Richard Lenskis. Bakteríustofnarnir sem hann hefur fylgst með og gert tilraunir á gefa okkur einstakt tækifæri til að skoða þær erfðafræðilegu breytingar sem verða við þróun lífvera.

Annað megin inntakið í grein Barrick og félaga í Nature er að þróun svipgerðar og arfgerðar fer ekki alltaf saman. Svipgerðin hætti að mestu að þróast eftir 20000 kynslóðir, en samt urðu áfram breytingar á arfgerðinni.

Hinn megin punkturinn er að stökkbreytihraðinn var ekki jafn. Á ákveðnum tímapunkti jókst hann umtalsvert, sem gat þá leitt til hraðari þróunar (með þeim aukaverkunum að slæmar stökkbreytingar hlóðust líka upp).

Við gerðum tilraunum Lenskis skil fyrir ári, með áherslu á þá staðreynd að nýjir eiginleikar geta orðið til í þróun. Hún felur ekki bara í sér breytingar á núverandi eiginleikum, heldur geta nýjungar orðið til vegna mjög einfaldra breytinga á genum. Í þessu tilfelli þróaðist hæfileikinn til að nýta sítrat, efni sem venjulegar kólibakteríur hafa ekkert í að sækja.

Reyndar er ég ekki alveg sammála orðalaginu (þýðingunum) hjá vísindum.is. t.d.

 Langlíf tilraun Lenski ...

ætti frekar að vera

Langtímatilraun Lenski...

Annað stirðbusalegt dæmi er

Gena stökkbreytingar í mennskri DNA afritun valda sumum krabbameinum. 

líklega er verið að segja að

Stökkbreytingar sem verða við eftirmyndun erfðaefnis (t.d hjá mönnum) getur leitt til krabbameina.

Vonandi tekst vísindum.is að sníða þessa agnúa af, og ná til fleiri lesenda.

 

Ítarefni

Jeffrey E. Barric o.fl. Genome evolution and adaptation in a long-term experiment with Escherichia coli 2009 Nature

Pistill okkar um tilraunir Richard Lenskis Í skrefum og stökkum 

Darwinopterus

Það er mikilfenglegt að sjá fugla hefja sig til flugs. Við, rótbundinn á jörðinni, getum rétt hoppað mannhæð af sjálfsdáðum erum dæmd til þess að dást að listum kjóans og söng auðnutitlingsins.

Flug hefur þróast í mörgum dýrahópum, vængjuð skordýr, fuglar, leðurblökur og vitanlega flugeðlur.

Flugeðlur dóu út ásamt öllum öðrum risaeðlum, nema vitanlega fuglum sem eru einu eftirlifandi afkomendur þeirra. Flugeðlur og fuglar eiga uppruna sinn á ólíkum greinum þróunartrés risaeðla.

Fyrir skemmstu fundust leifar fljúgandi eðlu sem var uppi fyrir um 160 milljónum ára. Leifar elstu fuglanna eru einnig frá svipuðum tíma, Archaeopteryx er um 10 árum yngri. Það er spurning hvort að það hafi verið bein samkeppni á milli flugeðlanna og þeirra frumfugla sem teljast ættfeður núlifandi fugla. Það er kveikjan að mynd Matt Wittons (http://www.flickr.com/photos/markwitton/4010200611/)

Það var gert mál úr því að eiginleikar þessarar risaeðlu eru ekki bein millistig á milli þeirra steingervinga sem þekktir eru.

Sumir höfuðkúpa Darwinopterus eru mjög áþekk því sem einkennir aðrar og yngri flugeðlur. Aðrir hlutar líkamans eru hins vegar mjög "frumstæðir" og svipar meira til forfeðra þeirra sem ekki höfðu á loft komist.

Þetta er alls ekki furðulegt, því við vitum að lífverur eru samansettar, og einn eiginleiki getur þroskast (og þar með þróast) óháð öðrum eiginleikum. Val fyrir löngum stélfjöðrum og litadýrð þarf ekki að hafa nein áhrif á lögun höfuðkúpunar eða gerð meltingarvegarins.

Ég veit ekki hvort Ólafur Ingólfsson mun tala um þennan fund í fyrirlestrinum á laugardaginn, en hitt er víst að hann verður í viðtali í vísindaþættinum á útvarpi sögu á morgun kl 17:00.

Ítarefni:

BBC 14. október 2009 Matt McGrath New flying reptile fossils found

Lü J, Unwin DM, Jin X, Liu Y, Ji Q (2009) Evidence for modular evolution in a long-tailed pterosaur with a pterodactyloid skull. Proc. R. Soc. B published online 14 October 2009 doi: 10.1098/rspb.2009.1603

Darren Naish Darwinopterus, the remarkable transitional pterosaur

PZ. Myers Darwinopterus and mosaic, modular evolution

Uppruni lífsins eftir viku

Eftir rétta viku, 3 október 2009, mun Guðmundur Eggertsson halda fyrirlestur um uppruna lífsins.

Allar lífverur á jörðinni eru af sama meiði, það vottar innribygging þeirra, DNA, prótínmyndunarkerfi, og efnaskipti. En hvernig varð lífið til? Til að svara þeirri spurningu hafa verið settar fram mjög, mjög, mjög margar tilgátur. Vandamálið er að prófa tilgáturnar, þær þurfa að vera nægilega nákvæmar til að hægt sé að framkvæma tilraunir eða gera athuganir til að sannreyna þær (eða hrekja!).

Guðmundur mun fjalla um þessa stærstu spurningu líffræðinnar, og styðjast við að hluta bók sem hann gaf út árið 2008 (Leitin að uppruna lífs, líf á jörð, líf í alheimi - Bjartur). Bókin hefur ekki fengið mikla umfjöllun hérlendis, þrátt fyrir að vera tilnefnd til verðlauna Hagþenkis. Atli Harðarson birti þó lofsamlega umsögn um bókina.

Sjá einnig grein Guðmundar í Náttúrufræðingnum, endurprentuð á Stjörnufræðivefnum.

Erindið verður kl 13:00 í Öskju, náttúrufræðihúsi HÍ, stofu 132 og er öllum opið, engin aðgangseyrir.

Fyrirlesturinn er hluti af fyrirlestraröð í tilefni afmælis Charles Darwins, sjá dagskránna á darwin.hi.is.