Náttúrufræðingurinn - 2014, Page 59

59
Tímarit Hins íslenska náttúrufræðifélags
dýrategundum. Guðmundur Egg-
ertsson, emeritus í sameindalíffræði,
gerir þessum flóknu og forvitnlegu
genum góð skil í bókinni Líf af lífi.24
Samspil þróunar og
þroskunar
Hráefni þróunar er breytileiki, því ef
enginn munur er milli einstaklinga
í sama stofni mun hann ekki þróast.
Þroskun býr til einsleitar lífverur
og er mjög skilvirk. Úr rjúpueggi
kemur rjúpa, úr hænueggi kemur
kjúklingur. Aldrei skríður rjúpa úr
hænueggi. Þótt þroskun sé nákvæm
er hún aldrei fullkomlega skilvirk.
Þótt alltaf komi hæna úr egginu,
vita þeir sem grannt hafa skoðað
að ekki eru allar hænur eins, ekki
einu sinni systurhænur. Flestir eigin-
leikar eru örlítið mismunandi milli
einstaklinga, t.d. örlítill munur á
lögun hanakamba eða fjölda fjaðra.
Frávik í þroskun hanakamba kunna
að virðast léttvæg, jafnvel þeim
sem neyta kjúklinga, en ef þau eru
arfgeng getur kamburinn þróast
meðal annars vegna áhrifa nátt-
úrulegs vals. Slík frávik í þroskun eru
hráefni þróunar. Galdurinn er sá að
þroskunin gefur af sér fjölbreytilega
einstaklinga, og hluti af muninum á
milli þeirra liggur í genum. Sumir
erfðafræðingar kunna að halda
bókhald um orsakir breytileikans.
Ef kambar eru breytilegir í hópi
hænsna getum við með viðeigandi
æxlunum og mælingum greint
áhrif gena, umhverfis og tilviljunar.
Slíkt bókhald hefur verið fram-
kvæmt fyrir fjöldan allan af eigin-
leikum í þúsundum tegunda. Það
sýnir að hlutverk gena er misjafn-
lega mikið eftir eiginleikum. Sumir
útlitseiginleikar, eins og fingraför
eða eyrnasneplar, hafa mjög hátt
arfgengi (breytileiki í þeim er að
mestu útskýrður af genum). Aðrir
eiginleikar, t.d. fjöldi afkvæma veltur
að mestu á umhverfi. En í öllum
tilfellum skiptir tilviljun verulegu
máli. Handahóf kann að virðast lítil-
fjörlegur kraftur en það snertir alla
starfsemi og þroskun lífvera. Þetta
sést ákaflega skýrt þegar við berum
saman hægri og vinstri hlið fólks.
Andlit eru aldrei fullkomlega sam-
hverf. Á einum liggur vinstra munn-
vikið hærra, og á öðrum skagar nefið
til hægri. Tilviljun getur haft áhrif
á milljónir lítilla atburða í fóstur-
þroskun, ráðið því hversu margar
frumur fóru ákveðna þroskabraut
eða hvort meira var framleitt af
ákveðnu boðefni í útlimavísi hægri
handar en þeirrar vinstri. Svona
bókhald sýnir að tilviljun getur
útskýrt 1–10% í breytileika í útlits-
einkennum.25 Eins og áður sagði
hefur samspil umhverfis og gena
stundum ófyrirséðar afleiðingar;
gen sem þykkir hanakambinn við
einar aðstæður getur rýrt hann við
aðrar.3 Þetta útskýrir hvers vegna
breytingar á umhverfi lífvera getur
afhjúpað heilmikinn erfðabreytileika,
sem kann að útskýra hátt arfgengi
sumra lífstílssjúkdóma.26
Þessi snertiflötur þroskunar og
þróunar er viðfangsefni margra
rannsókna. Meðal spurninga sem
tekist er á við er sá möguleiki að
vélvirki þroskunar dragi úr áhrifum
hendingar, umhverfis og erfða-
breytileika á svipfarið. Rannsóknir
sýna að þroskaferlin eru merkilega
stöðug, farvegir þroskunar þola
bæði frávik í umhverfi og erfðasam-
setningu. Einnig eru stundaðar rann-
sóknir á tengslanetum þroskunar,
og hvernig þau breytast í tímans
rás. Spáð hefur verið í það hvernig
gömul gen fá ný hlutverk, eins og
þegar nýjar frumugerðir þróast
eða betrumbætur verða á líffærum.
Sýnt hefur verið fram á að bygg-
ing vissra líffæra ólíkra tegunda
kann að vera áþekk, en genakerfin
sem byggja líffærin eru mjög mis-
munandi.27 Þetta eru spennandi
spurningar sem ekki verða ræddar
ítarlegar hér. Ljóst er að þróunin
mun alltaf hafa breytileika úr að
moða. Nýjar stökkbreytingar verða
í hverri kynslóð, á milli 50 til 100 í
hverri kynfrumu okkar samkvæmt
nýlegum mælingum,28 og fjölvirkni
gena og samspil þeirra tryggir að
áhrifin birtast í mörgum þráðum
svipfarsins.
6. mynd. Hox-genaklasinn er varðveittur í öllum fjölfruma dýrum. Genin eru saman í röð
á litningnum (litaðir kassar í miðjunni) og eru tjáð í dýrunum (hægra meginn). Sýnd eru
ættartré genagengjanna í flugum (flies), ormum (polychaetes), ferfætlingum (tetrapods),
beinfiskum (teleost fish), tálknmunnum (cephalochordates), möttuldýr (urochordates),
skrápdýr (urchins) og hálfseildýrum (hemichordates). – Picture of the Hox genes in meta-
zoans. The genes sit together on the chromosome (coloured boxes in the middle), are ex-
pressed in the animals (right) and are found across the animal kingdom (see tree and labels
on the left). Mynd/Picture: Nature, 2012 – Wikimedia commons.
Þekkt tjáningFundin genÞróunarsaga
Liðdýr
Flugur
Ferfætlingar
Beinfiskar
Tálknmunnar
Möttuldýr
Skrápdýr
Hálfseildýr