Náttúrufræðingurinn - 2014, Blaðsíða 56

Náttúrufræðingurinn
56
frumuskiptingarnar eru flestar á
hæðina, þá fær gaukur þykkan gogg.
Ef vöxturinn er mikill bæði á lengd
og breidd klekst piparfugl (t.d. Ram-
phastos toco). Lögmál vaxtar þýða að
myndun forms þarf ekki endilega
að vera undir flókinni stjórn. Það
gerir þróun lífvera greiðari. Ef t.d.
mismunandi gen hafa áhrif á breidd
og lengd goggs fuglanna, þá getur
náttúrulegt val hæglega unnið með
breytileika í þeim og sniðið líf-
verurnar að þörfum umhverfisins þá
stundina. Abzanov, Grant-hjónin og
félagar rannsökuðu þetta í finkunum
á Galapagos.15,16 Afurð calmodulin-
gensins hefur áhrif á lengd goggsins
og BMP4-boðefnið á þykkt hans.
Það er skýr fylgni á milli virkni þess-
ara gena og lögunar gogga þeirra
sjö tegunda finka sem þau skoðuðu
(3. mynd). Á svipaðan hátt getur
náttúrulegt val nýtt sér breytileika
í genum sem tengjast misvexti. Sú
hugmynd var sett fram að höfuðlag
mannsins sé vegna misvaxtar. Kúpu
Homo sapiens svipar til höfuðkúpu
ungra simpansa. Hugmyndin er að
í þroskun okkar komi endanlegt
simpansaform ekki fram, heldur
sitjum við uppi með ofvaxna haus-
kúpu simpansabarns.17 Einfaldar
breytingar á hlutföllum vaxtar,
tímasetningu vaxtar eða innbyrðis
afstöðu vefja geta útskýrt mikið af
fjölbreytileika í formi og svipfari
lífvera.
Ólíkar frumugerðir og
sérhæfing þeirra
Ef þroskun fæli eingöngu í sér vöxt,
væru allar frumur hverrar lífveru
eins. Engar lífverur eru svo einfaldar,
ekki einu sinni svampar. Þeir hampa
7–10 frumugerðum og eru sæmilega
skipulegir útlits, þó ekki jafn reglu-
legir og ávaxtaflugur. Flugur og
aðrar fjölfruma lífverur hafa mun
fleiri frumugerðir. Að auki hafa þær
skipulagða ása, t.d. eru langflest
dýr með fram- og afturenda, bak
og kvið, og hægri og vinstri hliðar
(ein undantekning eru ígulker og
ættingjar þeirra). Þroskun felur
í sér myndun þessara meginása,
vefja- og frumugerða. Fyrst eru ás-
arnir lagðir, síðan eru skilgreindir
ólíkir frumuhópar sem skiptast
upp og þroskast í nýja vefi eða líf-
færi. Fullvaxta lífverur eru til að
mynda með sérhæfðar frumugerðir
í beinum, blóði, húð og taugakerfi.
Frjóvgað egg er ein frumugerð, og í
mörgum tegundum má strax greina
mun á dótturfrumum eftir fyrstu
skiptingu. Við skiptingu frjóvgaðs
eggs þráðormsins Caenorhabditis
elegans eru örlög beggja dótturfruma
ráðin. Segja má að þær hafi „tekið
þroskunarlega ákvörðun“. Að
loknum þremur skiptingum standa
átta frumur, einnig með skilgreind
þroskunarleg örlög. Hver þeirra
mun geta af sér tiltekinn hluta full-
orðna ormsins (4. mynd). Í orminum
eru skiptingar og örlög allra
fruma þekkt og sérhæfðar frumur
ákveðinna vefja nákvæmlega skil-
greindar (t.d. taugakerfið hefur
302 frumur og meltingarvegur 34
frumur). Ormurinn hefur 558 frumur
við klak, og fullorðnir einstaklingar
státa af 959 frumum (hvorki meira
né minna, upp á frumu). Ormurinn
er því fyrirtaks rannsóknarlíkan
í þroskunarfræði. Munurinn á
fyrstu tveimur frumunum liggur í
staðsetningu sameinda í umfrymi
eggsins. Ákveðnar sameindir (kall-
aðar PAR) eru algengari í öðrum
enda eggsins og önnur dótturfruman
fær næstum allar sameindirnar. Þær
ýta af stað atburðarás, hafa áhrif á
eiginleika frumunnar, tjáningu gena
og þess háttar. Hin dótturfruman
sem ekki fékk þennan heimanmund
leggur á aðra braut.13
Ein leið til að skikka dótturfrumur
inn á ákveðnar þroskunarbrautir
er sem sagt að leggja þeim til
mismunandi nesti. Önnur leið
og algengari er sú að frumurnar
skiptist á boðum. Til slíkra sam-
skipta hafa frumur margvíslegar
leiðir en hér verður eingöngu tæpt
2. mynd. Misvöxtur getur leitt til ólíkra svipfarsgerða. Hér eru dæmi um tvo fiska, sem vaxa mismikið á langveginn og hæðina. Vinstra
meginn er Kúlufiskur (Takifugu rubripes) en hægra megin Langa (Molva molva). – Picture shows how allometry can influence animal
form. The two examples are Takifugu rupripes (left) and Molva molva (right). Myndir/Photos: Wikimedia Commons.
3. mynd. Breytingar á vexti leiða til ólíkra
gogga. Tveir megin ásar vaxtar, fram og
upp-niður, duga til að útskýra bróðurpart
tilbrigða í gerðum gogga. Myndin sýnir
venjulegan finkugogg (t.v. uppi), og svo tvö
finku tilbrigði þar sem vöxturinn hefur
verið á lengdina, eins og í Geospiza scan-
dens (t.v. niðri) og meiri á þykktina G.
magnirostris (t.h. uppi). Ef vöxtur er mjög
mikill bæði á lengd og þykkt, getur goggur-
inn orðið eins og á piparfuglum, t.d.
Ramphastos toco (t.h. niðri). – Changes in
direction of growth lead to differently
shaped beaks.