Da Charles Darwin i 1835 dro p? ekspedisjon til den isolerte ?ygruppen Galápagos i Stillehavet, tusen kilometer vest for det latinamerikanske kontinentet, oppdaget han at finkene p? ?ygruppen skilte seg ut fra finkene p? fastlandet. Finkene s? dessuten forskjellige ut p? de ulike ?yene.
P? vei over Atlanterhavet reiste Darwin med skipet Beagle. P? turen passerte han Kanari?yene utenfor Afrikakysten. De best?r av syv ?yer, deriblant Tenerife, Gran Canaria og Lanzarote. Darwin ?nsket ? g? i land p? Tenerife, men ble nektet adgang fordi det var sykdom om bord.
– Hvis Darwin hadde klart ? komme seg i land, ville han ha sett de samme prinsippene som p? Galápagos. Fuglene som han kjente s? godt i England, slike som r?dstrupe, bokfink og bl?meis, s? annerledes ut p? Tenerife. Her finnes populasjoner som har v?rt isolert over lang tid og som har ut- viklet sin s?regenhet, forteller ornitologiprofessor Jan Terje Lifjeld i forskergruppen Evolusjon?r kj?nnsforskning p? Naturhistorisk museum ved UiO.
Mens de fleste nordmenn forbinder Kanari?yene med feriesysler, drar Jan Terje Lifjeld dit for ? studere hvorfor fuglene er blitt s? forskjellige p? de isolerte ?yene.
Lifjeld har en langt st?rre fordel enn Darwin. De siste ti ?rene har det skjedd en rivende utvikling innenfor genetiske metoder. Han kan derfor ta et dypdykk i hvordan fugle-genomene ser ut. Det gj?r det mulig ? studere fuglenes evolusjon p? en helt annen m?te enn tidligere.
Sv?rt sjelden fugl
En av forskningsartiklene hans handler om bl?finken. Bl?finken finnes bare i de h?yereliggende furuskogene p? Gran Canaria og Tenerife. Den er stedbunden og flyr ikke mellom de to ?yene.
Bl?finken p? Gran Canaria er i dag en av de sjeldneste spurvefuglene i Europa. Med tanke p? det sv?rt begrensete omr?det som bl?finken holder til p? og fordi populasjonen er s? liten, er den, sammen med dompapen p? Azorene (en portugisisk ?ygruppe 1400 kilometer lenger vest), blant de to mest truete spurvefuglene i Europa.
Det er bare 200 hekkende par igjen. Furuskogen er under stort press. Det foreg?r mye hogst. Fuglene finner f? store tr?r med mye fr?. Skogbrannene gj?r det ikke akkurat enklere.
– Populasjonen kan derfor fort bryte sammen.
Over tid har de to bl?fink-populasjonene utviklet seg i hver sin retning. Takket v?re genetiske unders?kelser har Lifjeld sl?tt fast at de skilte lag for én million ?r siden.
Sp?rsm?let hans er om det er snakk om to distinkte arter eller to underarter av samme art.
– Dette er en definisjonssak, men de to bestandene er s?pass forskjellige i b?de utseende, genetikk og spermier at de kvalifiserer til ? kalles to arter.
Selv om Lifjeld f?rst og fremst har en akademisk interesse av ? kunne sl? fast at bl?finken m? deles inn i to arter, kan den vitenskapelige oppdagelsen hans ha langt st?rre betydning.
– Sjeldne arter f?r bedre beskyttelse i EU. S?nn sett har vi bidratt til ? heve bevaringsstatusen for bl?finken.
Annerledes bl?meis
Lifjeld har ogs? forsket p? kalottmeisen p? Kanari?yene. Den ligner p? bl?meisen v?r, men b?de hodet og vingene ser annerledes ut.
De sju bestandene p? Kanari?yene holder til p? hver sin ?y. Akkurat som bl?finken er ogs? kalottmeisen stedbunden. Den flyr ikke mellom ?yene. Hver av bestandene har sin egen historikk.
Man skulle kanskje tro at bestandene er blitt ulike fordi de har v?rt isolert fra hverandre i lang tid, men s? enkel er ikke virkeligheten.
Kalottmeisen har d?dd ut p? Kanari?yene en rekke ganger og har s? innvandret p? ny fra det nordafrikanske fastlandet.
– Arter d?r lettere ut p? ?yer enn p? kontinenter, og ?yer blir lettere rekolonisert med nye bestander. Gjennom genetiske unders?kelser kan vi sl? fast at det har v?rt minst tre invasjoner av kalottmeis til Kanari?yene.
Fuglespermier
Men historien hans er enda mer spennende enn som s?. For ? finne svar har Lifjeld ogs? studert fuglespermier. Han er verdens ledende forsker p? fuglespermier. I l?pet av de siste atten ?rene har Lifjeld og kollegene hans bygd opp verd-ens st?rste arkiv med fuglespermier. I dag best?r samlingen av 12 000 spermiepr?ver fra 800 ulike fuglearter.
– Ingen andre museer i verden har en slik samling.
Spermiepr?ver av fugler kan si mye om evolusjonen, hvordan hannene konkurrerer seg imellom og hvordan nye fuglearter dannes.
Det viser seg at kalottmeisen p? La Palma, som stammer fra den f?rste invasjonen for mer enn én million ?r siden, har mye kortere spermier enn spermiene til kalottmeisen p? de andre Kanari-?yene.
– Spermiepr?vene bekrefter at populasjonen p? La Palma stammer fra en annen bestand enn populasjonene p? de andre ?yene.
Resultatet er det samme som da Lifjeld sammenlignet fugle-genomer. Vitenskapelig sett er dette spennende. Det betyr at forskerne kan si noe om evolusjonen til fugler ved ? studere hvordan spermiene ser ut.
Jan Terje Lifjeld tok i sin tid doktorgraden p? atferden til svarthvit fluesnapper. Han jobbet ett ?r p? dav?rende Rettsmedisinsk institutt for ? l?re mer om DNA-teknikker, en kunnskap som kommer sv?rt godt med n?r man skal studere de genetiske forskjellene mellom arter, hvor lenge arter og undergrupper har v?rt separert fra hverandre og hvorfor arter blir s? forskjellige. De siste atten ?rene har han ogs? tatt et dypdykk i farskap og fuglespermier.
Du lurer kanskje p? hvordan han f?r tak i spermier? Det er ikke vanskelig.
– Vi masserer kloakk?pningen p? fuglene, f?r ut spermiene og ser p? dem i mikroskop. Da kan vi se hvor store forskjellene er innad hos ulike arter, hvor store spermiene er og hvor raskt de sv?mmer.
Et av de fundamentale sp?rsm?lene i biologien er hva som skal til for ? danne nye arter.
– Vi har lansert en helt ny mekanisme for artsdannelse.
Artikkelen om farskap og fuglespermier er nylig publisert i det vitenskapelige tidsskriftet Evolution.
Alpejernspurven
Eksemplet hans handler om alpejernspurv, en kjedelig fugl uten prangende farger. Den lever i isolerte bestander i h?yfjells-omr?der nord for Middelhavet og i enkelte omr?der i Atlasfjellene i Marokko.
Ved ? sammenligne spermiene fra én populasjon i Spania med én populasjon i Marokko, kunne Jan Terje Lifjeld sl? fast at spermiene i de to populasjonene er sv?rt forskjellige.
Alpejernspurven har en helt spesiell vri p? samlivsformen sin. Den er polygynandrisk. Det betyr at innad i en gruppe parer alle hannene seg med hunnene – og omvendt. Vanligvis deler tre til fem hanner p? oppgaven med ? vokte et territorium. De pleier vanligvis ? dele mellom to og fem hunner.
Og da kan du kanskje tenke deg hva som skjer med spermiene. Alle hannene har en biologisk interesse av ? spre genene sine. Det blir derfor stor konkurranse mellom spermiene. Vinnerne blir dem med den optimale st?rrelsen.
Dette fascinerende prinsippet gjelder for alle promisku?se fuglearter, der flere hanner har seg med én og samme hunn. De spermiene som er for korte eller for lange, blir selektert vekk fordi ingen som hadde denne st?rrelsen i de foreg?ende genera-sjonene n?dde frem til egget. Da vil det etter hvert bli sv?rt liten variasjon mellom spermiene.
Og dessuten: Ved ? m?le variasjonen av spermie-st?rrelsen til hannene i en bestand, kan Lifjeld sl? fast hvor stor andel uekte unger hunnene har.
Hunnens spermielager
Denne historien handler ikke bare om spermier, men ogs? om reproduksjonskanalen til hunnen. Her finnes noen utposninger i den nedre delen av livmoren. Dette er spermielagre. De dannes én eller to uker f?r hunnene begynner ? legge eggene sine og forsvinner rett etterp?.
Lengden p? spermielagrene er sterkt korrelert med lengden p? spermiene. Det betyr: For at hannen skal vinne spermiekappl?pet, m? spermiene hans passe inn i spermielagrene. Det er viktig. Bare de spermiene som lagres, har muligheten til ? befrukte egget.
– Det skjer en samtidig evolusjon mellom spermien til hannene og spermielagrene til hunnene.
Forskerne har fortsatt et ul?st problem.
– Hvordan spermielagrene velger ut de spermiene som skal videre til egget, vet vi veldig lite om. Dette er et stort hull i v?r forst?else av forplantningssystemet.
Uheldigvis er det ikke s? lett ? eksperimentere med dette hos fugler, men det er forsket mye p? spermielagre og hvilke spermier som vinner kappl?pet hos insekter.
Store variasjoner
Lengden p? fuglespermiene varierer mellom 35 og 300 mikrometer. Hver art har ulike intervaller. Dompapen og den norske nasjonalfuglen, fossekallen, har de korteste spermiene, mens sivspurven har noen av de lengste.
Variasjonen p? spermiene mellom hanner i en bestand er minst hos promisku?se arter og st?rst hos de monogame. Forklaringen er ?penbar.
– Monogame arter har monopol p? hunnens egg. Da trenger ikke hannen ha optimale spermier. Det holder med tufsete og slakke spermier. Alt g?r.
Konkurransen oppst?r f?rst n?r spermiene m? v?re tilpasset hunnens spermielager.
– Hvis hunnene har variabel lengde p? spermielagrene sine, gjelder det for hannen ? ha den optimale lengden som passer til de fleste hunnene. Du kan sammenligne dette med ? ha tilgang til en universaln?kkel. L?sen og n?kkelen m? passe sammen. Hvis du ikke klarer ? l?se opp mange d?rer, klarer du heller ikke ? befrukte mange egg. Du m? alts? ha den rette lengden p? spermiene dine for at det skal betale seg over tid. Hver hann m? dessuten ha spermier som ikke bare passer bra til én bestemt hunn, men til mange hunner.
Hos monogame arter, alts? de artene der hunnen bare blir befruktet av én hann, er det derfor ikke en like stor sammenheng mellom lengde p? spermiene og st?rrelsen p? spermielageret til hunnen.
Det store poenget
Studiene av alpejernspurven, der mange hunner og hanner har seg med hverandre, har bidratt til en helt ny forst?else av dannelsen av nye arter.
N? kommer det store poenget. Endelig!
Hvis du tenker deg to populasjoner som er isolert fra hverandre, vil det alltid skje endringer over tid.
– Der konkurransen mellom spermiene er h?y, alts? hos promisku?se arter, vil populasjonsendringene skje raskere enn hos monogame arter. Der vil ikke lengden p? spermiene like raskt tilpasse seg endringene hos hunnen.
Og det som er vel s? spennende: Om individer fra de to populasjonene skulle f? muligheten til ? m?tes igjen, har spermiene og spermielagrene til hver av de to populasjonene utviklet seg s? forskjellig, at det har oppst?tt en befruktnings-barriere mellom dem.
– Spermier er derfor en essensiell faktor i dannelsen av nye arter.
Men som Lifjeld poengterer enda en gang:
– Dette gjelder bare for arter med h?y promiskuitet. Hos monogame arter, der det ikke er noen s?rlig konkurranse mellom spermiene, vil ikke denne mekanismen ha noe s?rlig for seg. Men ettersom promiskuitet er vanlig hos brorparten av spurvefuglene, kan spermier spille en vesentlig rolle i forst?elsen av hvordan nye arter dannes. Det er spennende, sier Lifjeld.
– Gjelder dette spesifikt for fugler, eller kan den nye kunnskapen brukes til en generell forst?else av evolusjon?
– Det finnes bevis for at dette ogs? gjelder for insekter. Polygame slekter er mer artsrike enn de monogame. Det ser ut til at forplantningssystemet har betydning for hvor mange arter som dannes og hvor raskt de dannes.
Kom tilbake om fem ?r!
Spurvefuglene er en meget rik artsgruppe.
– Noen av forklaringene har v?rt at disse fuglene er gode til ? tilpasse seg mange ulike nisjer, men dette er en ?kologisk forklaring. Det er en p?g?ende diskusjon blant forskere om promiskuitet kan forklare hvorfor artsmangfoldet blant spurvefugler er s? stort. Vi pr?ver n? ? besvare dette sp?rsm?let ved ? se p? spermiens diversitet og artsrikdom i de forskjellige gruppene. Men om dette er forklaringen p? artsmangfold, er litt tidlig ? sl? fast enn?. Vi er opptatt av ? besvare dette. Kom tilbake om fem ?r, oppfordrer Jan Terje Lifjeld.
Helt til slutt ber han innstendig Apollon om ? legge til:
– Takk Gud for 澳门葡京手机版app下载sr?det. Uten dem hadde vi ikke klart ? gjennomf?re denne forskningen. Dette er et krevende arbeid. Vi har kunnet ansette mange stipendiater og postdoktorer. Uten driftsmidler er det veldig begrenset hva vi kan gj?re. Alt grunnlagsmaterialet v?rt er dessuten lagret p? museet. Alt er etterpr?vbart. Det er viktig.