Ny metode vil ændre pattedyrenes stamtræ
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Ny metode vil ændre pattedyrenes stamtræ

Palæobiologien er i oprør. En ny og øjensynligt revolutionerende metode til at relatere fossiler til hinanden har i løbet af de seneste fem år gentegnet store dele af det evolutionære stamtræ.

Nu er turen kommet til pattedyrene, heriblandt mennesket, og så er det jo alvor. Analyserne viser blandt andet, at mennesker er afstamningsmæssigt tættere på elefanter end på køer, og at mus og rotter er meget ældre end hidtil antaget.

Årsagen til balladen er nogle små og ganske korte gen-stumper kaldet mikroRNA (eller miRNA). De siges at være bedre til at bestemme forskelle på slægtskabsforhold mellem arterne end de normale fylogenetiske metoder. Metoden er kontroversiel, for det betyder, at de traditionelle modeller til at strukturere de genetiske og morfologiske data fører til misvisende eller forkerte rekonstruktioner.

»Jeg har kigget på tusinder af mikroRNA'er og kan ikke finde et eneste eksempel, som ville støtte op om det traditionelle træ,« sagde Kevin Peterson til fagbladet Nature denne sommer.

Han er ophavsmanden til ideen om at bruge miRNA til at analysere de evolutionære slægtskaber, efter at miRNA blev opdaget i 1993 og bekræftet med nye fund i år 2000.

Siden har man fundet cirka 5.000 miRNA'er, hvoraf de 778 er opstået med dyrenes udvikling i løbet af de seneste 600 millioner år.

»MikroRNA'erne er fuldstændigt entydige, men de giver et komplet anderledes stamtræ end det, som alle forventer,« siger Peterson.

Tænkt som validering

Oprindelig var det Petersons plan blot at bruge pattedyrenes stamtræ til at validere den nye mikroRNA-metode. Hans primære interesse har altid været de hvirvelløse dyr og marinelivet før den kambriske eksplosion for 540 millioner år siden.

Pattedyrene - og især dem med en placenta - er så gennemanalyserede, og der er samlet så store databaser af morfologiske og genetiske data om dem, at man anså det som nærmest umuligt, at stamtræets forgreninger så anderledes ud, end det står skrevet i lærebøgerne.

Det kom derfor som en kæmpe overraskelse at se en helt anden rækkefølge. Forgreningerne af nogle af de mest velkendte pattedyr var pludselig vendt på hovedet. Mus og rotter havde altid været placeret som relativt nye skud på stammen, blandt andet fordi deres store fortænder var blevet anset som en videreudvikling af et mere simpelt tandsæt. Men nu stod de længere nede på stammen, hvilket peger på, at dette træk må være gået tabt i den gren, der førte til primater, elefanter, hunde og køer.

Resultaterne peger også på en anden geografisk oprindelse af de placentale pattedyr. På baggrund af fossildata og dna-data mente de fleste forskere, at pattedyrene stammer fra den sydlige halvkulge, men mikroRNA understøtter derimod tesen om, at de placentale pattedyr stammer fra den nordlige halvkugle, hvor man i øvrigt også har fundet nogle af de første gnaver-fossiler.

Peterson har fat i noget

Peterson har endnu ikke publiceret sit chokerende paper om pattedyrene. Årsagen til forsinkelsen er, at han vil være helt sikker. I samarbejde med palæontologen Philip Donoghue fra University of Bristol og fylogenetikeren Ziheng Yang fra University College London har han brugt det seneste år på at validere stamtræet med yderligere genetiske analyser af 14.600 gener fra 36 pattedyrarter, som ifølge ham alle ser ud til at understøtte konklusionen.

Og der er faktisk mange biologer, som tror, at Peterson har fat i noget. For et par år siden publicerede han miRNA-studier af bestemte typer af fladorme, som han sagde skulle omklassificeres. Så kom turen til slimål og lampretter, senere til biologernes højt elskede bananfluer og senest til skildpadderne, som viste sig at høre til overordenen af de skællende firben (Lepidosauria), og ikke som tidligere antaget til underklassen af Archosauria, der befolkes af bl.a. dinosaurer, krokodiller og fugle.

Også danske forskere er begyndt at lede efter miRNA i deres fossiler, heriblandt palæontologen Jakob Vinther fra University of Bristol, der sammen med Eske Willerslev på center for Geogenetik og Thomas Pontén fra DTU afventer de første resultater.

»Kevin Peterson har lavet nogle revolutionære opdagelser med mikroRNA i de seneste år,« siger Vinther til Ingeniøren:

»Med pattedyrene er han virkelig kommet ud på tynd is. Dette er en gruppe af dyr, som mange studerer og har meninger om. Hans slægtskabstræ er markant anderledes end noget andet, man har set. Der er også et virkelig robust signal i hans data, nok et af de mest robuste, jeg har set i mikroRNA.«

MikroRNA'ernes centrale rolle

Da det første mikroRNA blev opdaget i 1993, troede man først, at det var en fejloversættelse af noget dna. Men efter, at man i år 2000 fandt endnu en stump, begyndte man at forstå dem som specialiserede transskriptioner af dna, der ikke selv koder for proteiner, men i stedet har en opsynsfunktion i selve transskriptionsprocessen, hvor de kan stoppe proteinsyntesen.

MikroRNA står med andre ord for en kvalitetskontrol i fabrikshallen: Hver især har de opsyn med hundreder af gener, og kan standse eller ændre en produktion efter behov. Til forskel fra planters har dyrs mikroRNA desuden meget mere specifikke roller, hvilket ultimativt bidrager til en bedre vedligeholdelse af de genetiske processer og til en bedre detailstyring af celledelingen.

Kevin Petersons hypotese er nu, at det netop var mikroRNA'ernes evne til at skabe mere robuste organismer i mere varierede former, der var en medvirkende (eller måske den afgørende) årsag til den kambriske eksplosion.

Inden da, altså for omkring 555 millioner år siden, var marinelivet begrænset til flercellede bløde dyr, der sad fast på havbunden af søer og oceaner.

Efterhånden fik flere af dem skeletter og begyndte at befri sig fra deres todimensionelle liv i sedimentet for at udforske livet i vandet. Det var højst sandsynligt disse dyr, med deres nye miRNA'er, der var startskuddet til alle de mangfoldige og komplekse dyrearter, der opstod i kølvandet på den kambriske eksplosion og har fortsat med at dominere livet på jordkloden.

Det viser sig, at mikroRNA'er har deres helt specifikke funktioner og er meget stabile. Fylogenetikere har hidtil brugt det såkaldte '18S ribosomale dna' til at slægtsbestemme organismer med, fordi det blev anset som det bedst konserverede element i genomet. Men mikroRNA viser sig at være mere end dobbelt så stabilt.

MikroRNA går også kun sjældent tabt i løbet af evolutionen. Indtil videre har man fundet 778 unikke mikroRNA-familier blandt dyrene, og kun 48 er forsvundet igen. Det betyder, at man kan bruge mikroRNA som et meget bedre 'molekylært ur' end andre typer af dna:

Et identificerbart spor

Hver enkel forgrening på livets evolutionære stamtræ ledsages af specifikke miRNA'er, der ikke findes på andre grene. De efterlader med andre ord et ekstremt let identificerbart trinvist spor på deres vej. Og en lettere analyse medfører alt andet lige mere nøjagtige resultater.

Det største problem for fossiljægere og stamtræsforskere er at adskille to eller flere processer, der fører til samme resultat. For eksempel kan to slags dyr have identiske gener (eller morfologier), selvom de står milevidt fra hinanden i det evolutionære træ. Det kan skyldes en slags konvergent evolution, hvor nogle gener har optimeret sig hen imod den samme kode uafhængigt af hinanden. Eller det kan skyldes en tilbagevenden til primitive former, efter at de mere komplekse strukturer er gået tabt igen.

Fænomenet hedder 'homoplasi'. Det findes i alle fossile data og kan skabe store problemer for klassifikationen. For at være sikre i deres sag må palæontologer derfor triangulere: De skal helst bruge flere af hinanden uafhængige datasæt, og først når disse bekræfter hinanden, kan man med sikkerhed udtale sig om et afstamningsforhold.

En helt anden metode

»MikroRNA'er er virkelig interessante, fordi de giver os en helt anden måde at rekonstruere dyrs slægtskabsforhold på,« siger Jakob Vinther og fortsætter:

»De er også interessante, da de ikke kan give falske signaler på samme måde, som når man rekonstruerer dyrs slægtskabsforhold ved at kigge på mutationer. I disse tilfælde kan man nogle gange blive snydt, ved at mange substitutioner måske opstår i de samme regioner, og derved kan man komme til at konstruere kunstige slægtskabsforhold imellem dyr.«

»Når man derimod studerer mikroRNA, kigger man på tilstedeværelsen eller fraværet af en mikroRNA,« forklarer Vinther:

»Hvis to dyr deler den samme mikroRNA, betyder det, at de har en fælles evolutionær historie. Ved at kortlægge dyrs repertoire af mikroRNA kan man rekonstruere deres slægtskabsforhold. Dette ser ud til at virke, fordi mikroRNA'er sjældent forsvinder igen, når de først er opstået i et genom.«

Så enten har Peterson ret, siger Vinther, og vores ideer om pattedyrenes slægtskabsforhold skal revideres grundigt. Eller også viser det sig, at mikroRNA har udviklet sig meget anderledes hos pattedyr end hos nogle andre dyregrupper.

Men selv hvis det viser sig, at mikroRNA ikke kan bruges på pattedyrene, er brugen af mikroRNA i palæobiologien ikke blevet gjort til skamme. Tværtimod vil det betyde endnu en revolution, nemlig i forståelsen af, hvordan celler opbygger deres gen-regulerende netværk, og hvordan pattedyrene har lært at gøre det helt anderledes end planterne og de hvirvelløse dyr, der dominerede livet på Jorden inden den kambriske eksplosion for 540 millioner år siden.

Emner : Evolution
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Alle individer dyr,fisk,insekter m.m. skaber selv deres evolutionære udvikling gennem et mere eller mindre indre bevidst behov, eller ønske om ændring til fordel for individet .
Gennem en følt bevisthed om at kunne opnå en fordel ,enten med en ,farve,et beskyttende mønster ,farveskiftsevne ,eller en gunstig udformning i en eller anden retning , jvil disse ændringer ske over årtusinders påvirkning fra bevistheden ønske herom .

  • 0
  • 0

Alle individer dyr,fisk,insekter m.m. skaber selv deres evolutionære udvikling gennem et mere eller mindre indre bevidst behov, eller ønske om ændring til fordel for individet .
Gennem en følt bevisthed om at kunne opnå en fordel ,enten med en ,farve,et beskyttende mønster ,farveskiftsevne ,eller en gunstig udformning i en eller anden retning , jvil disse ændringer ske over årtusinders påvirkning fra bevistheden ønske herom .

Det var dog usædvanlig dårlig anvendt logik det der. Tror du fisken lige sidder og overvejer hvis jeg parer mig med den fisk derovre bevæger vores yngel sig imod at kunne gå på land?

  • 0
  • 0

[quote]Alle individer dyr,fisk,insekter m.m. skaber selv deres evolutionære udvikling gennem et mere eller mindre indre bevidst behov, eller ønske om ændring til fordel for individet .
Gennem en følt bevisthed om at kunne opnå en fordel ,enten med en ,farve,et beskyttende mønster ,farveskiftsevne ,eller en gunstig udformning i en eller anden retning , jvil disse ændringer ske over årtusinders påvirkning fra bevistheden ønske herom .

Det var dog usædvanlig dårlig anvendt logik det der. Tror du fisken lige sidder og overvejer hvis jeg parer mig med den fisk derovre bevæger vores yngel sig imod at kunne gå på land?[/quote]

Du har slet ikke forstået ham. Det er ikke fiskens valg af partner der giver ynglen bedre muligheder for at gå på land. Ynglen får den egenskab fordi fisken ønsker det, - mind over matter!

Og nej det er ikke dårlig logik, det er nemlig en religiøs tanke, og har således intet med logik at gøre. Jeg har før set denne form teleologisk religiøs tænkning omkring evolution hos personer med tilhør til østlige religioner.

  • 0
  • 0

Undertegnedes skolekundskaber for et halvt århundrede siden tilsagde at naturens evolution helt enkelt funderede sig på tilfældighedernes spil. Det bedst egnede afkom klarer sig overlegent og udkonkurrerer mindre egnede artsfæller.

Ethvert levende individ indenfor en art der forplanter sig skaber afkom og en vis del af dette afkom adskiller sig ved forskellige defekter/afvigelser, som kan være bedre egnede til de aktuelle udfordringer end deres nromale artsfæller..

Visse af disse afvigelser kunne jo tænkes at passe bedre til de fysiske betingelser på levestedet end andre - herunder måske også bedre end artens oprindelige udformning. Og dermed er muligheden for at ændringer ikke er disponerede/planlagte/logiske men derimod rene tilfældigheder som vi i bagklogskabens ulidelige lys opfatter som havende et formål.

Efter undertegnedes opfattelse er der ikke noget forudindtaget formål med naturens orden. Det er alene "den hvide mands" selvophøjelse til overherre over naturen - og dermed rettighedshaver over forklaringer på denne underlødige naturs formål - der berettiger til mere eller mindre logisk set fantasifulde forklaringer.

Med venlig hilsen

  • 0
  • 0

En medvirkende årsag til forvirringen er også, at man tyr til lette og hurtige forklaringer når man skal indvie hr. og fru kakkelbord (eller en flok elever i et støvet klasseværelse som hellere ville være et hvilken som helst andet sted på planeten) i evolutionsteorien.

Så bruger man udtryk som "Frøen fandt ud af, at hvis den blev giftig ville rovdyrene lade den være i fred" og "planten fandt ud af, at den kunne udnytte de døde insekter der blev opløst i vandet i dens blade", etc.

På den måde virker det som om dyr og planter går rundt og "finder ud af" alt muligt.

Omvendt, hvis man skal formidle den lange forklaring om at tilfældige mutationer giver et individ en fordel, så dette individ får mere afkom, som så arver pågældende fordel,...
Ja, så begynder man at hægte tilhørerne af.

"Gud gjorde det" er immervæk hurtigere at formidle. Fra barn af er vi alligevel vant til at der er en faderfigur (eller moderfigur) som går og "gør ting" uden at det nødvendigvis bliver forklaret. Eller kan forklares, for den sags skyld...

  • 0
  • 0

Det er faktisk et yderst interessant emne, som artiklen kommer ind på. Vil i derfor ikke holde jer til det, i stedet for at begynde at forplumre det hele med irrelevante ting? Artiklen handler om en ny måde at lave stamtræet på vha. mikroRNA og er ikke et oplæg til en generel debat af om evolutionen overhovedet eksisterer, eller hvordan den virker.

For at vende tilbage til emnet:

Er der mon ikke en vis sandsynlighed for, at den samme mikroRNA er opstået to gange i historien? Dvs. at dyrs med samme mikroRNA ikke nødvendigvis har et slægtskab, men kan være ens ved et tilfælde.

Man kender det jo fra de fysiologiske træk. Hvor eksempelvis noget så specielt som evnen til at flyve med vinger er opstået flere gange (eksempelvis hos insekter, pattedyr, fugle og til dels hos fisk) . Her er det i mange tilfælde en fagmands vurdering, der afgør sagen. Det vil det vel også være med mikroRNA. Derved har systemet samme indbyggede svaghed som det traditionelle, hvor eksemplet med tænderne nævnes.

Jeg har selv arbejdet med DNA-analyser i andre sammenhænge, og en af svaghederne er at data er "digitalt" og derfor har en tendens til at blive tillagt en for stor præcision. Enhver kan se at et analogt speedometer viser omkring 80 km/t. Men viser et digitalt speedometer 78,9 km/t, så opfattes det som værende den eksakte værdi, selvom det er samme måledata, der angives.

Min pointe er, at selvom analysen af RNA'en er korrekt, så kan fortolkningen jo være forkert. Men hvis RNA ikke stemmer overens med daterede fossilfund, så er der i hvert fald en af tingene, der er forkerte.

Viser det sig at være RNA der er spot on, så er det ikke bare en ændring, så er det en revolution. Evolutionen er blevet fortolket ud fra stamtræet. Hvis stamtræet ser helt anderledes ud, er det rigtigt mange tolkningen af evolutionsmekanismerne, der også skal have en grundigt eftersyn.

  • 0
  • 0

Lamarck er kendt for teorien om at giraffen har så lang en hals fordi den har haft brug for at løfte hovedet højt for at nå op til træernes grønne blade. Det har man ud fra en darvinistisk teori om tilfældige mutationer og konkurrence grinet meget af siden Darvins paradigme vandt kampen om sandheden.
De seneste års undersøgelser af hvordan den levende organisme styrer hvordan og hvornår gener udtrykkes har nok fået grinet til at lyde lidt mindre højt. Det skyldes udviklingen af hele det felt der betegnes epigenetikken hvoraf miRNA kun er en lille del.
Et af de bemærkelsesværdige resultater af disse studier er at tændte eller slukkede gener kan nedarves. Det betyder at en organisme som af miljøet tvinges til høj eller lav aktivitet på visse gener kan videregive denne styring også til sine kønsceller, således at afkommet vil arve et udgangspunkt med større fitness til det miljø som det skal leve i.
Det er klart, at vi med vor menneskelige bevidsthed kan styre hvor meget visse udtryk kommer i spil som f.eks. agressivitet, hvilket i praksis betyder at vi med vor bevidsthed styrer visse geners ekspression. Men, jeg har aldrig set undersøgelser af om denne form for styring kan nedarves. På den anden side er jeg sikker på at nogen må have lavet et rotteforsøg, der viser om tillærte adfærdsformer kan videregives til næste generation.
venlig hilsen
Klaus

  • 0
  • 0

Nu skal man ikke være blind for (he he) at jo mere komplekse systemer vi kan overskue og kontrollere, jo mere kompleks bliver de styremekanismer for vores adfærd vi ikke kan se. Det er den der med betragteren der ikke tror han er en del af det.

  • 0
  • 0

Er der mon ikke en vis sandsynlighed for, at den samme mikroRNA er opstået to gange i historien? Dvs. at dyrs med samme mikroRNA ikke nødvendigvis har et slægtskab, men kan være ens ved et tilfælde.

Martin, ja, det er et meget relevant spørgsmål, men ifølge Peterson er det ekstremt usandsynligt. Et 22-nukleotider langt miRNA har 4^22 mulige konfigurationer. Biokemiske begrænsninger som f.eks. foldningsenergi og 3D-struktur gør, at visse positioner i de ca. 22-nukleotide lange miRNA'er skal besættes ens, og derfor er det mere passende at beregne sandsynligheden for homoplasi via konvergent evolution ud fra ca. 15-18 nukeotider. Det giver stadig mere end 4 milliarder muligheder, og derfor siger Peterson at det er meget usandsynligt at to tilfældige miRNA'er er ens. (se http://www.dartmouth.edu/~peterson/47-BigT...)

  • 0
  • 0

En medvirkende årsag til forvirringen er også, at man tyr til lette og hurtige forklaringer når man skal indvie hr. og fru kakkelbord (eller en flok elever i et støvet klasseværelse som hellere ville være et hvilken som helst andet sted på planeten) i evolutionsteorien.

Så bruger man udtryk som "Frøen fandt ud af, at hvis den blev giftig ville rovdyrene lade den være i fred" og "planten fandt ud af, at den kunne udnytte de døde insekter der blev opløst i vandet i dens blade", etc.

På den måde virker det som om dyr og planter går rundt og "finder ud af" alt muligt.

Omvendt, hvis man skal formidle den lange forklaring om at tilfældige mutationer giver et individ en fordel, så dette individ får mere afkom, som så arver pågældende fordel,...
Ja, så begynder man at hægte tilhørerne af.

"Gud gjorde det" er immervæk hurtigere at formidle. Fra barn af er vi alligevel vant til at der er en faderfigur (eller moderfigur) som går og "gør ting" uden at det nødvendigvis bliver forklaret. Eller kan forklares, for den sags skyld...

Se nu er det sådan at jeg i en moden alder tog en ekstra uddannelse som skolelærer oven i civilingeniøruddannelsen. Det giver mig grund til at advare om, at man ikke altid skal tror at skolelæreren vælger den misvisende forklaring på evolutionen, fordi den er nemmest at få fyret af. Næh de håbefulde unge mennesker jeg kom i kontakt med på de få fag, jeg ikke kunne få meritoverført, viste mig, at det ofte er fordi skolelæreren ikke selv forstår tingene korrekt.

Det er godt nok ikke de skarpeste knive i skuffen vi er igang med at uddanne til lærergerning i danmark. Enten er ungdommen blevet en del mindre begavede, siden jeg studerede på DTH (nu DTU), eller også er de ingeniørstuderende af en helt anden kaliber end de lærerstuderende.
En af eleverne på natur-og teknik holdet var f.eks. overrasket over at få oplyst, at hvaler ikke er fisk. Og han skal undervise elever i biologi!

Bemærk iøvrigt hvor tit man også i seriøse sammenhænge ser evolutionen illustreret med en række med fisk, padde, krybdyr, pattedyr, primat, abe, abemenneske, menneske.
Det er udtryk for en fuldstændig misforståelse af evolutionen og er formodentlig et udtryk for en tidligere kristen teleologisk forståelse. Men spørg den almindelige dansker, og 99 ud af 100 vil mene, at sådan et billede er en fortræffelig illustration af evolutionen.

  • 0
  • 0

[quote]Er der mon ikke en vis sandsynlighed for, at den samme mikroRNA er opstået to gange i historien? Dvs. at dyrs med samme mikroRNA ikke nødvendigvis har et slægtskab, men kan være ens ved et tilfælde.

[...] Det giver stadig mere end 4 milliarder muligheder, og derfor siger Peterson at det er meget usandsynligt at to tilfældige miRNA'er er ens. (se http://www.dartmouth.edu/~peterson/47-BigT...) [/quote]
Dette holder vel kun hvis man kan antage at nye miRNA'er dannes og overlever med en uniform fordeling.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten