Hvorfor findes der bakterier, som antibiotika ikke kan slå ihjel? Og hvordan kan dyr blive tilpasset et bestemt miljø? Evolution hjælper os med at forklare begge dele: Arvelige egenskaber bliver mere eller mindre almindelige gennem generationerne.
I videoen forklarer jeg naturlig selektion med konkrete eksempler. Bagefter følger vi sammenhængen fra forskelle mellem individer til forandringer i en hel population.
Videoklip: The Evolution of Bacteria on a “Mega-Plate” Petri Dish, Baym et al. (2016), Kishony Lab, Harvard Medical School & Technion. Originalvideo og download. CC BY. Klippet er indarbejdet i undervisningsvideoen med dansk speak.
Hvad er evolution?
Evolution betyder, at de arvelige egenskaber i en population ændrer sig gennem generationerne. En population er en gruppe individer af samme art i et bestemt område, for eksempel solsortene i en skov. Arvelige egenskaber kan føres videre fra forældre til afkom gennem generne.
Et gen er et stykke DNA med information, som kan være med til at påvirke en egenskab. DNA er cellernes arvemateriale. Gener findes i forskellige udgaver, som vi kalder genvarianter eller alleler. Forskelle i genvarianter er en del af den genetiske variation i populationen.
Den enkelte solsort gennemgår ikke evolution, når den vokser op. Evolution handler om ændringer gennem flere generationer i populationen. Det kan for eksempel være, at en arvelig modstandsdygtighed mod en sygdom bliver mere almindelig.
Mutationer skaber nye genvarianter
Nye genvarianter kan opstå ved mutationer. En mutation er en ændring i DNA, for eksempel en fejl, der opstår, når DNA bliver kopieret. Ændringen kan være skadelig, gavnlig eller uden mærkbar betydning. Det afhænger blandt andet af miljøet.
Mutationer opstår ikke, fordi organismen har brug for en bestemt egenskab. En bakterie får altså ikke en bestemt mutation, fordi den beslutter sig for at tåle antibiotika. Men en mutation, der allerede er opstået, kan give en fordel, når antibiotikummet kommer til.
For at ændringen kan indgå i evolution gennem generationer, skal den kunne arves. Hos dyr skal den derfor findes i en kønscelle eller i de celler, som kønscellerne udvikles fra.
Kønnet formering blander genvarianterne
Ved kønnet formering får afkommet arvemateriale fra to forældre. Når æg og sædceller dannes ved meiose, bliver genvarianterne blandet i nye kombinationer. Det sker blandt andet ved overkrydsning, hvor tilsvarende kromosomer udveksler DNA-stykker. Kromosomer er lange DNA-molekyler pakket sammen med proteiner.
Du kan forestille dig genvarianterne som kort i et kortspil: Mutationer ændrer kortene, mens blandingen ved kønnet formering giver nye hænder. Dermed er individerne forskellige, og nogle af forskellene kan arves. Det er udgangspunktet for naturlig selektion.
Naturlig selektion: Forskelle får betydning
Naturlig selektion betyder naturlig udvælgelse. Hvis en arvelig forskel giver nogle individer flere efterkommere end andre, kan den tilhørende genvariant blive mere almindelig. Processen kan beskrives i tre trin:
- Der findes arvelig variation mellem individerne.
- Nogle egenskaber giver en fordel i det aktuelle miljø, så individerne i gennemsnit får flere levedygtige efterkommere.
- Afkommet kan arve egenskaberne, som derfor bliver mere almindelige gennem generationerne.
Eksempel: Bakterier og antibiotika
Forestil dig en bakteriepopulation, hvor enkelte bakterier allerede er modstandsdygtige over for et bestemt antibiotikum. Det kaldes resistens. Når antibiotikummet tilsættes, hæmmes eller dræbes mange af de følsomme bakterier. De resistente kan derimod fortsætte med at formere sig. Derfor bliver resistens mere almindelig i populationen.
Antibiotikummet udvælger altså blandt forskelle, der findes. Bakterier kan også få resistensgener fra andre bakterier. Eksemplet viser, hvorfor vi skal skelne mellem, hvordan variation opstår, og hvordan selektion ændrer dens fordeling.
Betyder “survival of the fittest”, at den stærkeste vinder?
Her betyder “fittest” bedst tilpasset. God camouflage kan være vigtigere end store muskler. Fitness er et mål for et individs bidrag til kommende generationer i forhold til andre individer. Det handler derfor om at føre gener videre gennem afkom, ikke kun om at leve længe.
Giraffens hals bruges ofte som et forenklet eksempel: Hvis arvelige forskelle i halslængde giver forskelle i adgangen til føde og i antallet af efterkommere, kan længere halse blive mere almindelige. Halsen bliver ikke arveligt længere, bare fordi giraffen strækker sig.
Evolution kan også ske ved tilfældigheder
Naturlig selektion er én mekanisme. Ved genetisk drift ændres genvarianters hyppighed på grund af tilfældigheder, især i små populationer. Ved genflow flyttes genvarianter mellem populationer, for eksempel når dyr flytter og får unger et nyt sted. Læs videre om genflow og genetisk drift.
Prøv naturlig selektion i klassen
Brug perleforsøget til at forklare sammenhængen mellem variation, udvælgelse og nye generationer. Hvilke perler bliver lettest fundet, og hvad skal perlerne forestille, hvis forsøget skal vise en arvelig egenskab?
