Gúbbíkarlar sem lifa innan um ránfiska glata litnum á nokkrum kynslóðum en þeim síðarnefndu reynist erfiðara að koma auga á dauflitaða fiskana.

Þegar við virðum fyrir okkur lífið umhverfis okkur leikur enginn vafi á að tegundirnar hafa lagað sig að umhverfi sínu. Í riti sínu, Uppruni tegundanna, lýsti Charles Darwin (1809-1882) því hvernig allar mögulegar aðstæður, allt frá útbreiðslumynstri dýra og jurta, útdauðra tegunda, og yfir í þróun furðulegs hegðunarmynsturs, eigi rætur að rekja til ofur einfaldrar starfsemi, sem nefnist náttúruval. Vísindamenn hafa tekið saman lista með dæmum um hversu skjótt megi í raun koma auga á áhrif náttúruvals. Í mörgum tilvikum geta þeir varpað ljósi á hvað gerst hefur í erfðavísunum.

Sem dæmi má nefna gúbbífiskinn, en um er að ræða ofursmáan fisk, sem lifir í ám í Suður- og Mið-Ameríku. Karlfiskarnir eru yfirleitt litríkir, með langan sporð, og eru þeir fyrir vikið mjög vinsælir í fiskabúrum. Hins vegar eru karlfiskarnir ekki alltaf litríkir, því í tilteknum ám í Trinidad eru þeir ósköp fábreytilegir á að líta. Vísindamenn hafa komist að raun um að fiskarnir eru lítt áberandi í ám sem mikið leynist af ránfiskum í. Í fljótu bragði mætti því ætla að áberandi litir væru ekki mjög gæfulegir, því ránfiskar kæmu auðveldlega auga á slíka fiska og að vænlegra væri að falla inn í umhverfið.

Vísindamennirnir vildu sannreyna þessa kenningu sína og í því skyni veiddu þeir nokkra ránfiska og slepptu þeim lifandi út í á sem mikið leyndist af litríkum gúbbífiskum í. Líkt og við var að búast glötuðu karlfiskarnir sterku litunum eftir nokkrar kynslóðir. Litríku karlarnir urðu nefnilega að fæðu fyrir ránfiskana á meðan hinir litlausu settu svip sinn á komandi kynslóðir.

Nýr óvinur þaggaði niður í karldýrunum

Ekki er gott að segja hvaða erfðafræðilegu breytingar áttu sér stað í tilraununum í Trinidad en margt bendir til þess að breytingar hafi orðið í samsetningu ýmissa erfðavísa. Í öðrum tilvikum getur náttúruval leitt af sér örar og undraverðar breytingar með því að áhrifanna gætir í einum stökum erfðavísi.

Kyrrahafsengisprettan barst til Hawaii-eyjanna undir lok 19. aldar. Þar gafst tegundinni kostur á að breiða úr sér, þar til annað aðkomudýr barst til eyjarinnar, nefnilega fluga sem nefnist Ormia ochracea. Fluga þessi verpir eggjum í syngjandi engisprettukarldýrum, sem mjög nákvæm heyrn flugunnar gerir henni kleift að leita uppi. Lirfurnar éta sig inn í hýsilinn áður en þær breytast í púpur. Flugan á upprunalega rætur að rekja til Bandaríkjanna og Mexíkó og þar verpti hún í allt aðrar tegundir af engisprettum. Á Hawaii komst flugan svo í tæri við hýsil sem aldrei hafði lifað í sambýli við flugu á borð við Ormia og hafði þess vegna ekki yfir að ráða neinu varnarkerfi gagnvart henni.

Árið 1991 hófu vísindamenn að fylgjast með atferli engisprettunnar á eynni Kauai, en þar minnkaði stofninn fljótlega í takt við að fleiri karldýr urðu flugunum að bráð. Árið 2001 var aðeins ein engispretta enn að syngja og eyjan var orðin svo gott sem hljóðlaus. Erfitt er fyrir menn og flugur að finna engisprettur þegar þær gefa ekki frá sér hljóð en að tveimur árum liðnum komust vísindamennirnir að raun um að engispretturnar hefðu engan veginn horfið frá Kauai en þær hefðu aftur á móti hljóðnað.

Engispretturnar mynda hljóð með því að núa kambi á öðrum framvæng yfir tennur á hinum framvængnum. Engispretturnar á Kauai höfðu hins vegar misst þennan kamb og gátu fyrir vikið ekki lengur sungið, jafnvel þótt þær hefðu reynt það. Flugurnar áttu fyrir vikið miklu erfiðara með að finna fórnarlömb sín og þöglu karldýrin lifðu af, þó svo að syngjandi bræður þeirra fórnuðu lífi sínu. Eftir um það bil tuttugu kynslóðir voru langflest engisprettukarldýrin orðin þögul, þó svo að nokkrir karlanna syngju ennþá en þeir hinir sömu nutu mestrar hylli meðal kvendýranna.

Þegar vísindamennirnir rannsökuðu þöglu karldýrin komust þeir að raun um að ein stök stökkbreyting olli því að dýrin misstu kambinn á framvængnum. Stökkbreytingin tengdist meira að segja kynlitningi.

Erfðavísar mannsins stökkbreytast

Í erfðamassa mannsins, þ.e. í erfðamenginu, er að finna á bilinu 20.000 til 25.000 erfðavísa. Þó svo að vísindamenn hafi öðlast allnokkra yfirsýn yfir staðsetningu stakra erfðavísa og annarra erfðalykla á erfðaefni litninganna, þá er starfsemi flestra þeirra enn hulin ráðgáta. Engu að síður er unnt að sýna fram á að margir þeirra verði að miklu leyti fyrir náttúruvali hjá nútímamanninum.

Í Kyrrahafsengisprettunni var að finna að minnsta kosti tvær gerðir af geninu sem gerði karldýrin þögul, þ.e. hefðbundnu gerðina og nýja stökkbrigðið. Þannig er þessu nánast ætíð farið þegar einstakir erfðavísar eru grannskoðaðir. Yfirleitt eru til nokkur afbrigði af hverjum erfðavísi og munurinn á milli þeirra getur verið agnarsmár. Ef við t.d. hugsum okkur þúsund manns, getur sýnt sig að tiltekinn erfðavísir sé fyrir hendi í fimm ólíkum gerðum og eru sumar þeirra algengar en aðrar sjaldséðar. Hver maður hefur í sér mest tvær gerðir af geninu, aðra frá föður og hina frá móður, og í mörgum tilvikum eru báðar gerðirnar eins. Ef ekki væri um neitt val að ræða myndu ólíkar gerðir erfðavísanna dreifast á tilviljanakenndan hátt.

Á undanförnum árum hefur erfðaefni fólks frá ólíkum heimshornum verið borið saman. Niðurstöðurnar koma á óvart en þær leiða í ljós að samsetning erfðavísagerða er alls ekki tilviljanakennd. Sumar gerðir ólíkra erfðavísa heyra langtum oftar saman en gera mætti ráð fyrir. Engu er líkara en að þær erfist saman. Eina hugsanlega skýringin er að hluti genamengisins verði fyrir náttúruvali.

Sumar gerðir erfðavísanna eru þeim sem þá hafa greinilega til framdráttar. Við vitum yfirleitt ekki fyrir víst á hvern hátt, en sem dæmi getur verið um að ræða aukinn viðnámskraft. Þær gerðir sem auðvelda þeim sem þá bera að spjara sig munu berast tiltölulega hratt til margra afkomenda og um leið munu þær auðvelda sumum af hinum gerðunum leiðina. Því er engu líkara en að erfðavísarnir séu tengdir hver öðrum. Það sem mesta furðu vekur við þessar rannsóknir er að um er að ræða verulega umfangsmiklar breytingar á erfðamengi okkar. Ýmislegt bendir til þess að minnst fjórðungur af erfðamengi nútímamannsins verði fyrir sterku náttúruvali: Við getum með öðrum orðum búist við stórstígum þróunarbreytingum hjá okkar eigin tegund í nánustu framtíð.

Margir héldu nefnilega að nútímamaðurinn hefði losað sig undan náttúruvalinu með m.a. bættum lifnaðarháttum og nýjum lyfjum, sem bjarga mörgu fólki sem ellegar hefði látist um aldur fram áður fyrr. Hugsanlega er náttúruvalið því háð allt öðrum þáttum. Hugsanlega erum við í þann mund að venjast ýmsum fæðutegundum, ellegar þá ræðst valið af því hve vel líkamar okkar bregðast við hinum ýmsu gerðum lyfja.

Það kann að hljóma kaldhæðnislega en þekking okkar á erfðamengi mannsins er svo fjölþætt að talsvert erfiðara getur reynst að henda reiður á náttúruvalinu og samspili þess hjá okkur mönnunum en engisprettunum á Hawaii.