Om evolutionära nyheter

av Lars Johan Erkell

Ett argument man ofta får höra ifrån skapelsetroende är att evolutionsteorin visserligen kan förklara hur olika typer av anpassningar uppkommer, men att den aldrig kan förklara uppkomsten av något ”nytt”. Men vad är det då som kan betraktas som ”nytt”? Det är det aldrig någon som berättar. Om man då kommer med ett exempel på en evolutionär nyhet får man ändå veta att det här inte alls är något ”nytt”; olika skäl för den saken går alltid att konstruera i efterhand. Men om man nu skulle söka något principiellt underbyggt kriterium för att avgöra vad som skulle vara nytt eller inte, hur skulle det se ut?

När man talar om evolutionära nyheter tänker man nog i första hand på kroppsdelar som vingar och ögon, strukturer som ger djur en förmåga deras anfäder inte hade. Nya förmågor ger möjligheter till nya levnadssätt. Men nya beteenden kan också ge möjligheter till nya levnadssätt. En bäverdamm, till exempel, är en grundförutsättning för bäverns sätt att leva, lika viktig som en kroppsdel, men den är ett resultat av bäverns beteende. Och på samma sätt som med en kroppsdel är dammbyggandet genetiskt bestämt. Det gör att det blir svårt att dra en skarp gräns mellan fenotyp (fysiska karaktäristika) och beteende, så svårt att Richard Dawkins infört begreppet ”extended phenotype” för att beskriva geners effekter inte bara på kroppen, utan också på omgivningen.

Så att hitta en klar definition av vad som skulle räknas som evolutionär nyhet är ingen lätt uppgift. Biologen och filosofen Massimo Pigliucci diskuterar i sin artikel What, if Anything, Is an Evolutionary Novelty? [1] olika definitioner av vad som kunde räknas som ”nytt”. Olika forskare har olika förslag, givetvis med slagsida till det egna ämnesområdet. Det skulle föra för långt att diskutera alla här, men jag ska nämna ett av dem:

”[A]ny newly acquired structure or property that permits the performance of a new function, which, in turn, will open a new adaptive zone.” (Mayr, 1963)

Den här ekologiska definitionen har fördelen att man får ett kriterium på vad som skulle räknas som nytt. Men definitionen missar nya drag som inte har tydliga konsekvenser för organismens levnadssätt. Mary Jane West-Eberhard däremot, definierar i artikeln Toward a Modern Revival of Darwin’s Theory of Evolutionary Novelty [2] begreppet som:

”[A] discrete phenotypic trait that is new in composition or context of expression relative to established ancestral traits.” (West-Eberhard, 2008)

Här är det själva strukturen och inte dess ekologiska konsekvenser som står i fokus. Men här talas om en egenskap som ”ny” relativt äldre egenskaper, ingenting om vad som skulle kunna bedömas vara nytt. Så vi har inte kommit så mycket längre. Två andra forskare som intresserat sig för saken är Marc Kirschner och John Gerhard. De diskuterar framför allt de utvecklingsbiologiska mekanismerna bakom evolutionary novelty i sin bok The Plausibility of Life: Resolving Darwin’s Dilemma från 2005. Emellertid försöker de inte formulera någon tydlig definition av vad novelty egentligen är; som så många andra biologer som diskuterat saken ger de i stället olika exempel på vad de menar.

***

Så låt oss ta några exempel på vad som kunde betraktas som ”nytt”. Vi börjar med fladdermusens ekolod (figur 1). Fladdermusen utstöter korta pulser av ultraljud som reflekteras av bytesdjuren, flygande nattinsekter, och kan på det sättet finna sitt byte. Den här förmågan har onekligen öppnat för ett nytt levnadssätt, en ny adaptiv zon som fackuttrycket lyder. Det passar klockrent både till Mayrs och West-Eberhards definition. Men är det alldeles nytt?

Kanske inte. Var och en av oss kan få ögonen förbundna och sedan bli ledd till en okänd, tyst, plats. Väl där räcker det att klappa i händerna för att avgöra om man befinner sig utomhus eller inomhus, och i så fall i ett litet eller stort rum. Efterklangen ger besked. Blinda personer har skärpt den här förmågan till ytterlighet. Reflexerna från ljudet av de egna fotstegen på en stilla gata ger besked om att det står en parkerad bil så där fem meter längre fram, eller att det finns en ca tio centimeter hög trottoarkant ungefär tre meter åt vänster. Alla däggdjur har samma typ av hörselapparat, och vi kan utgå ifrån att andra djur också kan uppfatta ekon.

Men ultraljudet då? Mindre däggdjur har rent generellt förmågan att höra ultraljud, alltså frekvenser som är så höga att vi människor inte kan höra dem. Möss, som är mycket väl studerade, har också visat sig kunna kommunicera med skrik i ultraljudsområdet. Det är inte så svårt att föreställa sig att någon tidig fladdermus kommit sig för att utnyttja de två förmågor den troligen redan hade. Det mest primitiva fladdermusfossil man träffat på, Onychonycteris finneyi, hade ännu inte de moderna fladdermössens välutvecklade hörselsnäcka. Dock hade tidiga fladdermöss haft allt att vinna på att använda sina möjligheter för ekolokalisering – fåglar flyger sällan om natten, så ju senare i skymningen de kunde flyga, ju rikare byte av nattinsekter fanns att få, och ju färre blev angreppen från rovfåglar. Men är då förmågan till ekolokalisering egentligen ”ny”? Den fanns ju förmodligen i rudimentär form redan innan den började användas.



Figur 1: Fladdermusens ekolod.


Ett ofta använt exempel på en evolutionär nyhet är fågelvingen. Skelettet hos ”urfågeln” Archaeopteryx är mycket likt skelettet hos små tvåbenta dinosaurier med långa framben som uppenbarligen inte kunde flyga. En del av dessa hade fjädrar, exempelvis Eosinopteryx, Scansoriopteryx, Epidexipteryx och Anchiornis. Långa framben med fjäderpennor kunde säkert hjälpa dem att hoppa längre och högre om de flaxade kraftigt med dem. Sådana framben kunde också, som hos unga berghönor (Alectoris chukar, en fasanfågel), ge möjlighet att springa uppför branta lutningar även om de inte dög att flyga med. Så även en outvecklad flygförmåga kunde vara till fördel. Det fanns alltså små, fjäderklädda tvåbenta dinosaurier med långa framben som troligen undan för undan kom att användas som vingar. Är vingen då ”ny”? [Se även Staffan Ulfstrands artikel Vad nytta gör en halv vinge?]

***

Hur är det förresten med pingvinens vinge, eller är det en fena? Det är ju helt klart en fågelvinge, men eftersom den används för att simma med i stället för att flyga borde man kalla den för fena – och som fena är den ”ny”. Fast det är ju egentligen en vinge?

Men även om vi nu bestämmer oss för att kalla fenan för en ”ny” struktur, kan vi betrakta den på en mer detaljerad nivå och konstatera att där inte finns något nytt alls. Samma vävnader som i vingen, med precis samma typer av celler. Och i cellerna finns samma proteiner som tidigare. Kroppsdelar kan alltså förändra sin struktur och funktion utan att beståndsdelarna förändras. Men måste det inte kunna dyka upp nya celler eller nya proteiner?

Ett alldeles speciellt protein är rhodopsin, det fotopigment som fångar upp ljuset i våra ögon (figur 2). Alla djur har olika varianter av rhodopsin i sina olika typer av ögon. Men någon gång måste väl det ljuskänsliga rhodopsinet uppkommit och varit ”nytt”? Rimligtvis, men helt nytt kanske det ändå inte var. Rhodopsin är en typ av s.k. G-proteinkopplat membranreceptorprotein som det finns otaliga varianter av. Dessa receptorproteiner finns på cellytan, och varje typ av receptorprotein kan binda sin speciella typ av molekyler som finns på cellens utsida. På det sättet kan cellen känna av vilka substanser som finns utanför cellen. En nervcell, exempelvis, kan ha receptorproteiner som kan känna igen ett visst hormon. När hormonet binder till receptorerna går en signal in i cellen, som då reagerar på hormonet. En nervcell kan reagera med att skicka iväg en elektrisk impuls.

Rhodopsinet består av två delar: proteinet opsin och retinaldehyd – en form av vitamin A – som är bundet till proteinet. Opsiner tillhör en grupp av receptorproteiner som binder peptider, korta kedjor av aminosyror. Men en viss mutation gör att just opsiner binder retinaldehyd. Det är den här mutationen som gör den stora skillnaden – den bundna retinaldehydmolekylen är ljuskänslig, och den ändrar form då den utsätts för ljus. Detta registreras av proteinet, som då har förvandlats från en kemoreceptor till en ljusreceptor [3].

Här kan man verkligen säga att något alldeles ”nytt” har hänt; en helt ny funktion har uppstått. Den uppstod då ett receptorprotein band en ljuskänslig molekyl och på det sättet blev känsligt för ljus. Det krävdes alltså inte ett helt nytt protein, utan det räckte med modifieringar av en existerande receptor. Så helt sprillans nytt är ändå inte rhodopsinet.



Figur 2: Rhodopsin.


Så här kan man hålla på med exempel efter exempel. Det kan vara läge att citera Darwin själv:

”Om någon kunde påvisa förekomsten av ett organ som definitivt inte kunnat bildas genom ett stort antal på varandra följande små förändringar, då skulle min teori bryta samman helt. Men jag känner inte till något sådant fall [4].”

Trots att vi i dag vet ofantligt mycket mera än vad man gjorde på Darwins tid, känner inte heller jag till något exempel på någon struktur som omöjligen skulle kunnat evolveras. Och jag kan försäkra att om någon sådan hade hittats skulle det vara så sensationellt att det inte hade gått att missa. Kanske är det inte så konstigt att det är så svårt att avgöra vad som skulle vara ”nytt” och inte. Om nu livet utvecklats steg för steg i en evolutionär process är detta vad vi skulle vänta oss.

För ovanlighetens skull avslutar jag med ett bibelord: ”Det finns ingenting nytt under solen.” (Predikaren 1:9)

Noter

[1] Pigliucci, M (2008): What, if Anything, Is an Evolutionary Novelty? Philosophy of Science 75:887–898.

[2] West-Eberhard, M.J. (2007): Toward a Modern Revival of Darwin’s Theory of Evolutionary Novelty. Philosophy of Science 75:899–908.

[3] Lamb, T.D. (2013): Evolution of Phototransduction, Vertebrate Photoreceptors and Retina. Prog, Retin. Eye Res. 36:52–119.

[4] Darwin, C. (1859): Om arternas uppkomst. Natur och kultur (1994) 145–146.

[Ursprungligen publicerad på http://biologg.wordpress.com.]