Lamarck revisited!

Häromdagen berättade vetenskapsradion om nya undersökningar av orkidéer, som visar att den gamle Lamarck inte hade riktigt lika fel, som man trott de senaste hundra åren. Lamarck var ju han, som före Darwin föreslog att det skulle ha skett en evolution. Men att den skulle ha drivits fram av att djur och växter successivt anpassat sig efter miljön, och sedan fört dessa förändringar vidare till sina avkommor. Att giraffens långa hals uppkom därför att korthalsade djur sträckte på halsen för att nå blad lite högre upp, varpå deras barn föddes med lite längre hals, osv. Medan Darwin förklarade evolutionen med slumpvisa förändringar i arvsanlagen, och naturligt urval.


Ingen forskare betvivlar idag att grunden för det biologiska arvet är själva sekvensen av DNA-bokstäver i arvsanlagen, och att den inte kan påverkas av miljön. Men de senaste årtiondena har man förstått att det dessutom finns en slags tilläggsinformation i arvsmassan, som består av olika kemikalier (bland annat metylgrupper) som fäster till DNA och de proteiner dessa lindar sig kring. Och påverkar ifall den gen den fäst invid ska kunna användas eller ej. Sådana mekanismer vet man sedan länge spelar viktiga roller då olika celler specialiserar sig åt olika håll i kroppen. Och när tidiga händelser och miljöer  påverkar kroppens funktion senare i livet.

I en del fall kan dessutom miljön påverka mönstret av sådana kemikalier i könscellerna. Och därigenom kan faktiskt förvärvade egenskaper också föras vidare till kommande generationer. Ett antal exempel på sådan så kallad epigenetisk nedärvning har rapporterats under de senaste åren (Quart Rev Biol. 84:131-176). Nu presenteras dessutom den första vetenskapliga rapport som visar att skillnader i sådana nedärvda mönster av kemikalier påverkat egenskaper, som anpassat olika arter till olika miljöer.

Studien är gjord på tre närbesläktade orkidé-arter. Så nära släkt, att det inte finns några stora skillnader i deras DNA-sekvens. Men de växer i mycket olikartade miljöer (olika temperatur och fuktighet). Så olika, att de i stort sett aldrig befruktar varandra över artgränserna. Forskarna har nu undersökt ett stort antal individer av alla tre arter, och kartlagt mönstret av sådana extra kemiska grupper på hela deras arvsmassa. Det visade sig då finnas några hundra ställen, med tydliga skillnader mellan olika individer. Hos några tiotal av ställena såg man en tydlig koppling mellan vilken variant en blomma hade, och hur klimatet var där den växte (varmt/kallt, torrt/fuktigt).

Efter att ha knådat och analyserat dessa skillnader menar forskarna att den rimligaste förklaringen är att skillnader i tilläggsinformation åstadkommit skillnader i hur mycket blommorna använt olika gener, vilket i sin tur lett till skillnader i hur väl de klarat olika miljöer. Vilket fått blommorna att separeras från varandra, och utvecklas till olika arter. De hävdar alltså att den mekanism för evolutionen vi lär ut i skolan (slumpvisa mutationer och naturligt urval) nu måste kompletteras med en mekanism där miljöförhållanden för en individ direkt kan orsaka anpassningar, som i en del fall kan ärvas, och föras vidare till avkommor, och därmed bidra till att anpassa grupper efter nya miljöer. Det vill säga, ren lamarckism!

Rättelse 29/10 2010: Emil Nilsson har i en kommentar uppmärksammat mig på att det blivit  fel i mitten av detta blogginläggs sista stycke. Där borde stå:  …  och utvecklas till olika arter. Det vill säga, att det naturliga urvalet skett på egenskaper som Swift Code ACC Bank PLC förts vidare genom generationer via mönstret av tilläggsinformation. När man samtidigt vet att miljön i andra sammanhang kan påverka hur detta mönster ser ut måste vi öppna oss för möjligheten att den mekanism för evolutionen vi lär ut i skolan (slumpvisa mutationer och naturligt urval) nu måste kompletteras med en mekanism där …

och utvecklas till olika arter. Det vill säga, att det naturliga urvalet skett på egenskaper som förts vidare genom generationer via mönstret av tilläggsinformation. När man samtidigt vet att miljön i andra sammanhang kan påverka hur detta mönster ser ut måste vi öppna oss för möjligheten att den mekanism för evolutionen vi lär ut i skolan (slumpvisa mutationer och naturligt urval) nu måste kompletteras med en mekanism där

av Henrik Brändén

Bokmärke för permalänk.

Både trackbacks och kommentarer stängda

5 Kommentarer

  1. Skrivet oktober 29, 2010 klockan 10:14 e m | Permalink

    Jag har gjort en helt annan tolkning av samma artikel. Min tolkning ligger mycket närmare Darwin och längre ifrån Lamarck än din. Utifrån artikelns resultat så finns det inget i miljön som direkt påverkat skillnader i metylering mellan populationer. Istället, och det uppfattar jag också som artikelförfattarnas åsikt, så har förändringar i metyleringsgrad av genomet uppstått spontant som epimutationer, återkommande eller under en kortare tid, som det naturliga urvalet sedan verkar på. Resultatet blir den separering i ”metyleringskluster” som artikeln hänvisar till. Det ligger ganska långt ifrån både Lamarck och Lysenko.

    Jag tycker dessutom att artikelförfattarna slarvar. Att scanna av genomet med AFLP betyder inte att man undersökt DNA informationen kvalitativt. Det kan fortfarande finnas reglerande DNA sekvenser som påverkar variation i metyleringsgrad. Det är lättare att tänka sig något sådant än att spontana metyleringsmutationer ska ackumulera, det borde leda till en mer kaotisk variation mellan individer — ett kaos vars variation är beroende av styrkan i det naturliga urvalet.

    De epigenetiska mekanismerna är ännu inte fullt utredda. Titta bara på hur svårt det är för forskare i fältet att definiera termen: http://videolab.sciencemag.org/Featured/650920373001/1

    Jag tycker det är viktigt att hålla populär information om epigenetik saklig och evidensbaserad. Det tycker jag att rapporteringen om ovanstående artikel har misslyckas med. Håller du med?

  2. Skrivet oktober 29, 2010 klockan 10:22 e m | Permalink

    Just det. Jag glömde den epigenetiska omprogrammeringen som sker i början av utvecklingen av en ny individ, växt eller djur. Den måste ju finnas där för att följa kedjan från omnipotenta celler till specialiserade (http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/330/6004/622). Visserligen har växter inte samma uppdelning mellan soma och könsceller som djur, men också växter har en hög grad av specialisering hos olika celler. Det talar emot spontant uppkomna metyleringsmutationer, eller hur?

  3. Henrik
    Skrivet oktober 29, 2010 klockan 10:45 e m | Permalink

    Det ser inte bättre ut än att du har rätt, och att jag slarvat i sista meningarna i detta blogginlägg.

    Precis som du skriver visar denna studie bara att selektionen kan verka på skillnader som förs genom generationer via epigenetisk nedärvning, och författarna är tydliga med att de tror att skillnaderna uppkom genom en slumpmässig process. Det jag avsåg att förmedla var att det nu samlats data som visar att (a) miljöförhållanden kan inducera specifika epigenetiska förändringar, (b) epigenetiska mönster kan nedärvas mellan generationer och (c) urval kan verka på skillnader som åstadkoms och ärvs via epigenetiska mekanismer, och att detta sammantaget innebär att vi måste öppna oss för möjligheten att förvärvade egenskaper inte bara kan ärvas utan också selekteras av naturligt urval. Vilket naturligtvis är något helt annat än det jag skrivit, att författarna menar att det är på detta sätt. Jag kan faktiskt inte förklara hur det kommit sig att jag snubblat här, och vill tacka så mycket för att du pekat ut misstaget för mig.
    Många hälsningar,
    Henrik Brändén

  4. Henrik
    Skrivet oktober 29, 2010 klockan 11:29 e m | Permalink

    Hej igen, Emil: Ett par kommentarer till dina kommentarer: (1) Det blir allt mer uppenbart är att den epigenetiska omprogrammeringen tidigt efter befruktningen inte är alls så total som man tidigare föreställt sig: en nyligen publicerad (mycket kontroversiell) undersökning skattar att bortåt hälften av ”den svarta massan” i ärftligheten av mänskliga egenskaper och sjukdomsrisker skulle kunna förklaras med epigenetisk nedärvning. En inte alls lika kontroversiell artikel visar att i storleksordningen var tionde gen som uttrycks i hjärnan uppvisar tydliga tecken på att epigenetisk information som först vidare från föräldrarnas könsceller påverkar hur mycket genen avläses från mamma- respektive pappa-kromosomen. (2) Att det inte finns konsensus om hur ett begrepp ska definieras säger ingenting om styrkan i kunskapen om faktiska förhållanden runt ett begrepp. Begreppet ”gen” är exempelvis idag absolut omöjligt att definiera på ett sätt som samtidigt är logiskt konsistent och täcker de sätt begreppet används i vetenskaplig litteratur. Ändå skulle nog vi bägge protestera om man ville använda detta som argument för att man inte kan vara så säker på att generna har så stor betydelse.

  5. Henrik
    Skrivet oktober 29, 2010 klockan 11:40 e m | Permalink

    Referenser och utförligare presentationer av de två undersökningar jag nämnde i kommentaren ovan finns i två andra bloggposter: http://henrikbranden.se/2010/10/11/den-saknade-arftligheten/ och http://henrikbranden.se/2010/08/09/gener-fran-mamma-och-pappa-anvands-pa-olika-satt-i-hjarnan/

En trackback