Molekylärgenetiska evidens för evolutionen

av Dan Larhammar

En grundläggande förutsättning för evolutionen är jordens höga ålder. Det råder stor enighet bland forskare utifrån mängder av observationer att jorden är ca 4,5 miljarder år gammal. Faktaunderlaget och slutsatserna finns sammanfattade på flera webbsidor, exempelvis:
Därtill finns förstås data från kortare och gradvis längre tidsperspektiv där varje dataset för sig kraftfullt motsäger myter om en mycket ung jord på bara 6 000–10 000 år, exempelvis serier av årsringar i träd (>10 000 år), lager i borrkärnor från glaciärer (flera hundra tusen år) och sedimentlager (miljontals år). Radiometriska metoder med olika serier av radionuklider visar åldern.

En lång rad observationer från många olika vetenskapsgrenar pekar enhälligt och överväldigande på att de nu levande organismerna, liksom de arter som dött ut, ytterst kommer från en enda gemensam föregångare. Denna slutsats har fått starkt och oberoende stöd från biokemi och genetik som funnit att de grundläggande cellulära processerna är likartade i alla levande celler och att den genetiska koden är gemensam för alla organismer.

De många typerna av observationer som var och en för sig leder till slutsatsen om evolutionen kommer från exempelvis paleontologi, jämförande fysiologi och embryologi, populationsbiologi och populationsgeografi. Många konkreta exempel på evolutionära processer, till och med på artbildning som kunnat observeras direkt i realtid, finns beskrivna i följande utmärkta böcker:
Välskrivna och pedagogiska populärvetenskapliga beskrivningar finns det gott om. Jag nöjer mig här med att rekommendera några få:
Ganska ofta får jag frågor om vilka ”bevis”, eller vilka observationer, som jag bedömer som mest avgörande för slutsatsen att evolutionen ägt rum. Eftersom jag forskar inom molekylärgenetik och molekylär evolution är det ett antal observationer från dessa vetenskapsgrenar som gjort starkast intryck på mig. Resultaten från den molekylärgenetiska forskningen är förhållandevis nya (även om artjämförelser för proteinsekvenser kunde göras redan på 1950-talet) och har därför inte hunnit inkluderas i läroböcker i den utsträckning som vore önskvärd. Jag sammanfattatar därför här några av de observationer som mest entydigt och överväldigande tyder på evolutionen.

Icke-kodande DNA
Arvsmassan i komplicerade organismer som djur och växter innehåller mängder av DNA som inte innehåller någon specifik information. Dessa DNA-sträckor med s.k. icke-kodande DNA varierar mer mellan individer än de avsnitt som utgör själva generna. Hos de flesta däggdjur inklusive människor utgör icke-kodande DNA mer än 90 % av arvsmassan. Icke desto mindre är detta icke-kodande DNA mycket likt mellan närbesläktade arter, exempelvis mer än 98 % identiskt mellan människa och schimpans. Detta tyder starkt på ett gemensamt ursprung. Varför skulle annars DNA som inte har någon funktion vara så lika mellan arter?

Någon kanske invänder att även icke-kodande DNA kan ha funktioner. Detta är sant men gäller endast för en mycket liten andel av icke-kodande DNA, förmodligen i stoleksordningen 4 % av människans totala arvsmassa. Ett tecken på att majoriteten av icke-kodande DNA är betydligt mindre betydelsefullt än gener är att det förändras mycket snabbare under evolutionen och är nästan helt annorlunda mellan mus och människa. Dessutom finns fler kopior av parasitiskt DNA (repeterade segment och transposoner) i de icke-kodande delarna av genomet. Vissa djurarter har betydligt mindre icke-kodande DNA än andra vilket också talar för att det kan undvaras utan synbara konsekvenser. Exempel på sådana djurarter är blåsfiskar – av vilka två arter fått hela genomet sekvensbestämt av just detta skäl – samt broskfisken australisk plognos och däggdjuret indisk muntjak. Av encelliga organismer finns det några som knappt har något icke-kodande DNA alls medan andra verkar ha betydligt mer än människan.

Pseudogener
I djurs och växters arvsmassa finns mängder av gener som inte längre fungerar men som bär tydliga spår av släktskap med gener som har viktiga funktioner. Dessa icke-fungerande gener kallas för pseudogener. I människans arvsmassa finns nästan 20 000 pseudogener som bär tydliga likheter med de ca 25 000 fungerande proteinkodande generna, men som har drabbats av ödeläggande mutationer som utesluter funktion. Eftersom pseudogenerna är så många tyder detta på att det inte finns någon underliggande plan för arvsmassans organisation. Ett specifikt exempel på pseudogen är att vi människor har genen för det enzym som kan tillverka C-vitamin, men genen är förstörd så att den inte längre kan ge upphov till ett funktionellt enzym. Den som tror att generna åstadkommits av en skapare måste i så fall finna denne skapare oerhört cynisk som placerat odugliga gener i vår arvsmassa. Till yttermera visso är schimpansens gen för C-vitaminsyntes förstörd på exakt samma sätt som människans, trots att det finns tusentals sätt att förstöra en gen! En hypotes om en skapare skulle tvingas dra slutsatsen att om skaparen inte är cynisk så är den slarvig, men på ett förbluffande systematiskt sätt och har gjort samma misstag om och om igen. Det faktum att gener är förstörda på exakt samma sätt i olika djurarter kan däremot lätt förklaras av evolutionen: De förstörande mutationerna har helt enkelt inträffat i den gemensamma föregångaren och sedan ärfts till de nya arterna. Visserligen kan enstaka pseudogener trots allt ha vissa funktioner, åtminstone regulatoriska, men det flesta verkar inte ha det eftersom de förändras lika snabbt som annat icke-kodande DNA.

Till de ovan nämnda pseudogenerna kan man lägga de ca en miljon kopiorna av ett block på 300 nukleotider, det så kallade Alu-elementet, som finns i människans genom och som uppkommit gradvis under primaternas evolution. Faktum är att primaternas evolutionära släktskap med varandra kan härledas ur detta dataset vilket därmed ger ytterligare ett oberoende bevis för evolutionen. Sammantaget utgör Alu-elementen hela 10 % av människans arvsmassa, alltså tio gånger större andel än de proteinkodande generna! Alu-elementen är icke-fungerande kopior av en gen som kodar för ett RNA-segment med viktig funktion för proteintransport genom membraner. Därmed kan Alu-segmenten med fog beskrivas som pseudogener. Gnagare har haft liknande expansioner av andra familjer av repeterade segment. Andra djurgrupper har haft oberoende expansioner av andra sådana familjer.

Pseudogener utgör således ett stort antal mycket starka bevis för evolutionen.

Likartade genvarianter i närbesläktade arter
Några gener skiljer väldig mycket mellan individer av människor, nämligen de som kallas HLA. Samtidigt som de skiljer mycket från en individ till en annan kan en viss HLA-variant hos en viss människa faktiskt vara mer lik motsvarande gen hos en schimpans än vad den liknar den hos en annan människa. På samma sätt kan en annan HLA-variant vara mer lik en viss variant hos gorilla. Eftersom varje människa har två uppsättningar av HLA, en ärvd från mor och en från far, kan det faktiskt vara så att HLA-varianten från mamma är mer lik den hos en schimpans än vad den liknar den som ärvts från pappa, som i sin tur kan vara mer lik den hos en gorilla. Detta är inte det minsta konstigt i evolutionens ljus: de olika genvarianterna uppstod helt enkelt i den gemensamma föregångaren till människa, schimpans och gorilla. I de tre grupperna av invider som så småningom utvecklades till de tre arterna ärvdes så de olika genvarianterna vidare. Således är genvarianterna äldre än arterna. För den som tror att arterna skapats som skilda slag innebär dessa observationer ett delikat problem. Det går inte att hävda att HLA-generna konstruerats på detta sätt för att vissa människor och vissa schimpanser behöver just den genvarianten i sin livsmiljö, för även intilliggande DNA som inte kodar för något uppvisar samma likhetsmönster. När funktionsargumentet inte kan användas återstår endast slutsatsen att människa, schimpans och gorilla har ett gemensamt ursprung, alltså evolution från en gemensam föregångare.

Slutsatser
Även om Darwin aldrig hade levat skulle dessa observationer obevekligen givit oss insikten om ett gemensamt ursprung, d.v.s. evolutionen. Evolutionen är tack vare dessa nya observationer baserad på oerhört mycket mer fakta än när Darwin upptäckte den.

Huruvida observationerna som nämns ovan ska betraktas som bevis är en filosofisk fråga. Forskare använder av formella skäl ogärna ordet bevis eftersom de flesta vetenskapliga teorier och principer i framtiden kan komma att förfinas ytterligare. Men om man är beredd att betrakta teorin att jorden är en sfäroid som bevisad, då kan man på minst lika goda grunder acceptera evolutionen som för alla praktiska ändamål och konsekvenser bevisad. Sedan återstår förstås en hel del att reda ut beträffande exakt hur den har gått till och när de enskilda händelserna ägde rum.

Hör gärna av dig om du har frågor om, eller invändningar mot, några av de observationer och slutsatser jag beskrivit ovan.

Mer information och länkar om debatten evolution kontra kreationism finns på ateism.nu/kreationism.html där flera debattinlägg finns tillgängliga som visar hur kreationister och förespråkare för ID (intelligent design) missförstått grundläggande delar av evolutionen. Vidare framgår att kreationistiska debattörer inte drar sig för att ljuga och vilseleda.

[Urspungligen publicerad på http://www.neuro.uu.se/forskning/Farmakologi.]