Pressmeddelande från informationsenheten vid Lunds universitet
Göran Frankel, 046-222 94 58,               98-11-03

Goran.Frankel@info.lu.se

Ny molekylärbiologi
förändrar livets stamträd

Det evolutionära stamträdet är felvänt när det gäller vissa tidigare livsformer på jorden. Lungor uppstod exempelvis överraskande tidigt i evolutionen. Det hävdar en forskargrupp i Lund i en artikel som inom kort kommer att publiceras i den ansedda vetenskapliga tidskriften Journal of Molecular Evolution. Samma grupp har tidigare väckt uppmärksamhet med att hävda att människosläktet är äldre än man hittills trott och kommer snart också att publicera nya rön som stöder denna slutsats.

Det är avdelningen för evolutionär molekylär systematik under ledning av professor Ulfur Arnason som i stället för att jämföra ben eller mäta geologiska avlagringar drar slutsatser om det det förgångna genom molekylärbiologisk analys av nu levande arters arvsmassa. Arvsmassan förändras med tiden och hastigheten i förändringarna kan beräknas. Det finns alltså en inbyggd molekylär klocka som kan utnyttjas för att räkna ut när en art i livets stamträd splittrades upp i två grenar. Man utgår från det DNA som finns i cellernas mitokondrier och jämför förändringar mellan olika arter.
Metoden har varit känd i 30 år men det är först på 90-talet som den blivit ett verkligt effektivt forskarhjälpmedel. Den innebär dock fortfarande ett mycket tidskrävande arbete. Man utgår från DNA:et i mitokondrierna, små korn i cellernas cytoplasma med en nyckelroll i cellernas andning. Mitokondriernas DNA innehåller bara tretton gener som kodar för protein. Tolv av dessa är lämpliga för analys. De innehåller sekvenser som kodar för totalt 4.000 aminosyror. En fullständig analys innebär att man jämför de 4.000 aminosyresekvenserna med motsvarande 4.000 sekvenser i en annan arts mitokondrie-DNA - detta för att avgöra hur stor andel av sekvenserna som har förändrats.
- Tack vare datorerna tar det bara några dagar att göra en sådan jämförelse mellan ett antal arter. Men den biokemiska undersökningen av mitokondrie-DNA:et tar månader, säger professor Arnason.
- Det är inte ovanligt att forskargrupper gör "snabbanalyser" genom att välja vissa kortare fragment av DNA-molekylen och jämföra den. Men då ökar risken för att slumpartade variationer kan ge grovt missvisande resultat. På vår avdelning satsar vi på den fullständigare analysen. Lamporna har lyst sent på kvällarna här. Faktum är att vi har undersökt dubbelt så många arter på detta sätt än man gjort totalt i resten av världen!
Resultaten är uppseendeväckande och utmanar allmänt erkända auktoriteter. Bestämningen av människans ålder är ett exempel på detta. För 60 miljoner år sedan skildes valar och partåiga hovdjur (t ex ko) åt i två utvecklingsgrenar. Med detta som referenspunkt kan man mäta tidpunkten för när våra apliknande förfäder uppsplittrades i en schimpans- och en människogren. Med vissa jämkningar för förändringshastigheten hos olika arter har Arnasons grupp kommit fram till att schimpans och människa skildes åt för 10 - 13 miljoner år sedan.
I en känd uppsats av V N Sarich och A C Wilson från 1967 hävdas att människosläktet bör ha uppstått för ca fem miljoner år sedan. Sarichs och Wilsons referenspunkt är den tidpunkt när grenen som skulle ge upphov till människa/gorilla/schimpans skilde sig från grenen för "den Gamla Världens apor" (t ex babianer och rhesusapor). Det skulle ha ägt rum för trettio miljoner år sedan. Men Sarichs och Wilsons datering är enligt Ulfur Arnason bara ett löst antagande. Han och hans medarbetare Anette Gullberg och Axel Jahnke har gjort om dateringen genom att jämföra inte bara med förgreningen val/partåigt hovdjur utan också med uppkomsten av utvecklingsgrenar för häst och noshörning. Resultatet av mätningarna blir att den föregångare som enligt Sarich och Wilson levde för trettio miljoner år sedan i själva verket existerade för sextio miljoner år sedan. Därför existerade också människosläktets föregångare för minst dubbelt så lång tid sedan som Sarich och Wilson tänkt sig, dvs åtminstone tio miljoner år.
- Vi har inte gjort några mätningar för att uppskatta åldern för den moderna människan, Homo sapiens, säger professor Arnason. Man har antagit att hon bör ha dykt upp för ungefär 200.000 år sedan. Men förmodligen måste också denna tid fördubblas. Den moderna människan har troligen existerat i minst en halv miljon år. Man har faktiskt hittat spår av avancerade bosättningar i Sibirien som skulle kunna härröra från Homo Sapiens - bosättningar som är 250.000 - 350.000 år gamla.
Ännu mer utmanande är de resultat Ann-Sofie Rasmussen och Ulfur Arnason kommer att publicera om fiskarna och deras utveckling. Det är nämligen rön som ifrågasätter gängse föreställningar om hur de äldsta delarna av livets stamträd ser ut. Utgångspunkten är en undersökning av pigghajen. Hajarnas skelett består inte av ben utan av brosk. Därför anses hajarna vara primitiva fiskar, en föregångare till fiskar med benskelett. Men de molekylärbiologiska analyserna visar att pigghajen som art faktiskt är "syskon" till benfiskar som lax och torsk. Broskfisken är lättare än benfisken, vilket kan vara en fördel för en art som vill vara snabbrörlig. Såväl brosk som ben är från det evolutionära perspektivet "moderna konstruktionslösningar".
Broskfiskens nya ställning får konsekvenser för andra arters läge i stamträdets grenverk. Det gäller bl a lungfisken som enligt forskargruppen måste vara en avknoppning på stamträdet som är ännu äldre än de nu levande fiskarterna. Vi föreställer oss att lungor är avancerade organ som uppträtt på ett sent stadium av evolutionen. Men redan för 400 miljoner år sedan fanns det primitiva pansarfiskar som andades med lungor, och nu ser det alltså ut som om lungor är en äldre företeelse än man hittills föreställt sig.
- Lungfisken levde i grunda vatten. Sedan har lungorna omvandlats till simblåsa; lungfisken har avlösts av arter som vågat sig ut på djupare vatten. Därute har gälarna utvecklats, tror professor Arnason.
Simblåsan brukar anses som ett förstadium till lungorna; de nya rönen antyder således att det är tvärtom.
Växter, djur och människor - säkert bär alla med sig spåren av det förflutna i sin arvsmassa och säkert väntar oss en hel del överraskningar när vi ska dechiffrera dem. Skall molekylärbiologin revolutionera vår bild av livets utveckling?


Professor Ulfur Arnason finns på avd för evolutionär molekylär systematik som hör till genetiska institutionen. Han träffas på tel 046-222 92 59 eller 13 09 28 (bostaden).




Pressmeddelanden, index | Informationsenhetens hemsida | Lunds universitets hemsida
Webmaster@info.lu.se
1998-11-06