Náttúrufræðingurinn - 2014, Blaðsíða 53

53
Tímarit Hins íslenska náttúrufræðifélags
Arnar Pálsson
Náttúrufræðingurinn 84 (1–2), bls. 53–60, 2014
Stefnumót skilvirkni
og breytileika
Svipgerð, erfðir,
umhverfi og þróun
Í lífríkinu finnast stórkostleg
form, stór og smá. Útlit lífvera og
starfsemi mynda það sem kallað
er svipgerð. Svipgerð lífveru er t.d
útlit hennar og bygging, en margir
aðrir eiginleikar lífvera eins og
efnaskiptageta eða atferli teljast
einnig til svipgerðar. Rannsóknir í
mörgum fræðigreinum, þroskunar-
fræði, ónæmisfræði, atferlisfræði, líf-
eðlisfræði og öldrunarlíffræði, hafa
sýnt að svipfar er mjög vítt fyrir-
brigði.2,4 Það spannar svipgerð, útlit
og atferli einstaklingsins, frá fyrstu
frumuskiptingu og til dauðadags.
Það sem mestu máli skiptir er að
Ritrýnd grein / Peer reviewed
breytileiki í svipfari er hráefni fyrir
þróun. Ef tveir einstaklingar eru
ólíkir í atferli (annar sinnir unga
sínum en hinn ekki), getur það skipt
máli fyrir viðkomu. Og ef erfðir hafa
áhrif á ákveðinn breytileika í svipfari
er náttúrulegt val óhjákvæmilegt,
eins og útskýrt verður síðar. Svipfar
er undir áhrifum erfða, gena og til-
viljunar, og þróun byggist á sam-
spili þessara þátta. Því miður er
ekki mögulegt að ræða allar víddir
svipfars hér, en áhugasömum er
t.d. bent á ágætan kafla um þróun
atferlis eftir Hrefnu Sigurjónsdóttur
og Sigurð S. Snorrason.5 Hér verður
mest fjallað um genin og þroskaferlin
sem byggja svipfarið, en vert er að
muna að það sem mestu skiptir er
breytileiki í svipfari einstaklinga í
stofni.
Litningar bera erfðaupplýsingar
milli kynslóða. Á litningum liggja
genin og í flestum lífverum má
finna tvær útgáfur (samsætur) af
hverju geni. Þetta eru eindirnar sem
Mendel greindi fyrstur manna, og
þær erfast samkvæmt lögmálum
hans og þeirri staðreynd að genin
liggja saman á litningum. Samsætur
gena sem sitja nálægt á litningum
hafa tilhneygingu til að erfast saman
vegna þess að endurröðun litninga
er frekar sjaldgæf (það þýðir að ef
samsæta ákveðins gens er undir
sterku jákvæðu náttúrulegu vali, þá
getur það leitt til breytinga á tíðni
samsæta nærliggjandi gena). Fjöldi
gena er ólíkur milli lífvera, en hver
maður er með u.þ.b. 23000 gen6 og
hvert þeirra í tveimur eintökum.
Þetta er arfgerð einstaklingins.
Þróunarfræði byggir á þeirri stað-
reynd að breytileiki (t.d. í genum,
þroskun, starfsemi og atferli) sé
raunverulegur. Ekki er horft á líf-
verur út frá meðalformi tegundar,
heldur á fjölbreytileika t.d. í formi
einstaklinga í hópi eða stofni. Þróun
felur í sér breytingar á stofnum líf-
vera. Orðfærið skiptir máli. Þó
talað sé um breytingar á tegundum,
er í raun og veru um breytingu á
stofni að ræða (samanber lundinn
þróast eða lundastofninn þróast).
Þróun er afleiðing margra krafta en
sá mikilvægasti er náttúrulegt val.
– snertiflötur þroskunar og þróunar
Í aldanna rás hafa náttúruunnendur og fræðimenn heillast af margbreyti-
legum 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.1 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 við-
eigandi umhverfi leiðir af sér svipgerð í gegnum flókið og fjölþætt ferli sem
kallast þroskun.2,3 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 sam-
spil 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.