Náttúrufræðingurinn - 2014, Síða 54

Náttúrufræðingurinn
54
Náttúrulegt val byggir á nokkrum
forsendum. Fyrst ber að nefna
breytileika milli einstaklinga innan
stofns. Í öðru lagi er breytileikinn
arfbundinn að einhverju leyti og
í þriðja lagi eignast einstaklingar
mismörg afkvæmi. Að auki er
barátta fyrir lífinu, þ.e.a.s, ekki
komast öll afkvæmi á legg eða ein-
staklingar standa sig misjafnlega vel
t.d. í mataröflun eða makaleit. Af
þessum fjórum staðreyndum leiðir
(algerlega vélrænt) að stofnar líf-
vera munu breytast, og að þeir ein-
staklingar sem standa sig betur í
lífsbaráttunni munu geta af sér fleiri
eða hæfari afkvæmi. Með tíð og tíma
mun stofninn breytast og tegundin
með.7,8,9 Hver sem er getur sann-
reynt þessar forsendur, og það þarf
ansi sterka trú eða hreina blindu til
að hafna því að náttúrulegt val hafi
getið af sér hin undraverðu og fjöl-
breytilegu tegundir sem þekktar eru
í lífheiminum.
Þróun verður vegna breytinga
á tíðni arfgerða, t.d. vegna áhrifa
umhverfisins. Ef umhverfið leggur
alltaf sömu þrautir fyrir stofn lífvera
(t.d. hitastig á ákveðnu bili eða flóð
af sýkjandi bakteríum af ákveðinni
gerð) þá munu gen sem bæta hæfni
einstaklinga við þessar aðstæður
aukast í tíðni (1. mynd). Það skiptir
þróunina engu máli hvernig sam-
sæturnar virka, hvort þær gera
lífveruna gula eða græna, fjölga
frumum eða fækka, breyta prótíni
í hjúp lífverunar eða byggingu
kjarnans. Þróunin er algerlega blind.
Einungis er valið úr því hráefni sem
er til staðar.9,10
Breyting á stofnum felur í sér
nokkur ferli sem hafa áhrif á
arfgerðir og svipgerðir, lýst á 1.
mynd sem er aðlöguð frá Lewontin
1974.10 Lengst til vinstri er mengi
gena (G´) fyrri kynslóðar sem,
samkvæmt reglum þroskunar og
samspils erfða og umhverfis (T1),
myndar svipfarsbreytileika næstu
kynslóðar (P1). Stofn lífveranna
breytist (T2) vegna áhrifa nátt-
úrulegs vals og stofnerfðafræðilegra
þátta (fars, vals á mökum o.s.frv.),
sem ákvarðar hvaða einstaklingar
geta af sér næstu kynslóð (P´). Fram-
leiðsla kynfruma og lögmál erfða (T3
og T4) segja til um erfðasamsetningu
næstu kynslóðar (P2). Þannig virka
reglur þroskunar, lögmál erfða og
þróunar, á svipgerðir lífvera og
erfðasamsetningu stofna í kynslóð
fram af kynslóð. Hér er ætlunin að
ræða sérstaklega hráefni þróunar.
Hvaða breytileiki er til staðar, og
hvernig tengist hann þáttum sem
stýra þroskun lífvera? Athyglinni
verður beint að þroskunarferlum
sem byggja svipgerðir (1. mynd, T1).
Hlutverk svipgerðar er þátttaka í
lífshlaupinu. Einstaklingarnir takast
á við umhverfið, afla fæðu, berjast
fyrir lífinu, velja maka, sinna af-
kvæmum og þar fram eftir götunum.
En umhverfið er ekki stöðugt, og
það hefur mikilvægar afleiðingar
fyrir breytileika í svipfari og þróun.
Rannsóknir sýna að sumir eigin-
leikar eru undir mjög sterkum
áhrifum umhverfis, og lýtur breyti-
leiki í þeim því einungis að litlu
leyti erfðum. Aðrir eiginleikar hafa
mun hærra arfgengi. Að auki er
vitað að áhrif flestra gena velta á
umhverfisþáttum.3,10 Þ.e.a.s til-
tekin arfgerð getur svarað um-
hverfinu á ólíka vegu. Planta með
arfgerð A framleiðir mörg fræ við
flæðarmál, en mun færri ef hún er
ræktuð í fjallshlíð. Aðrar plöntur
sömu tegundar með arfgerð B,
blómstra og framleiða mörg fræ í
fjöllunum, en mun færri ef þær lifa
við ströndina. Arfgerðir plantnanna
svara umhverfinu á ólíka vegu.
Einnig er þekkt að sumar tegundir
eru sveiganlegri en aðrar, þær geta
lifað við fjölbreyttar aðstæður og
jafnvel myndað ólík vaxtarform.
Bleikjur og aðrir laxfiskar hafa
frekar sveiganlega þroskun. Um-
hverfi eggja og ungviðis mótar að
umtalsverðu leyti form fiskanna
og þroskun kjálka og annarra
parta sem nauðsynlegir eru fyrir
fæðuöflun. Botnlæg fæða getur
ýtt undir þroskun undirmynntra
seiða á meðan svífandi fæðuagnir
leiða frekar til frammynntra seiða.
Áhrif fæðu eru einnig missterk á
ólík afbrigði bleikju, sum afbrigði
svara sterklega á meðan þroskun
annarra er greinilega með hærra
arfgengi. Það kann að endurspegla
mismikla sérhæfingu fiskanna og
getur jafnvel verið merki um fyrstu
skref í tilurð tegunda. Þetta hefur
verið rannsakað ítarlega hérlendis,
meðal afbrigða bleikju og hornsíla í
Þingvallavatni og víðar.11,12

Arfgerð
Svipgerð
G0´ G1 G1´ G2 G2´
P0 P0´ P1 P1´ P2
T1 T3 T1 T3
T4 T4
T2 T2 T2
Þ
ro
s
k
u
n
Þ
ro
s
k
u
n
1. mynd. Þróun er afleiðing ferla sem tengjast arfgerð og svipgerð einstaklinga. Á myndinni
er lýst breytingum í stofni, á sviði arfgerða (efst) og svipgerða (neðst). Nánar lýst í megin-
máli. – Picture shows how evolution reflects processes influencing genotypes and pheno-
types. This involves changes in populations with time. Teiknað eftir Lewontin 1974/
Redrawn from Lewontin 1974.