EVOLUTIONEN AF HOMO SAPIENS – tilfældighed eller nødvendighed

Der er i disse år store nyheder inden for arvelighedsforskningen. Især er det nu dokumenteret, at påvirkninger fra det ydre miljø kan blokere for udtrykket af gener. Det tegner en ny ramme for forståelse af evolutionen. Samtidig finder også Lamarcks tanker om arv af erhvervede egenskaber sine molekylærbiologiske mekanismer. Disse mekanismer, epigenese, nedbryder også forskellen mellem mikro-og makroevolution. Yderligere har det vist sig muligt at »redigere« i genomet i laboratoriet med den såkaldte CRISPR-teknik, og det samme er påvist at foregå i naturen i mikroorganismer. At det også kan ske i mere komplekse organismer, kan meget vel tænkes.

Evolution

Inden for palæoantropologien har begrebet »evolution« med tiden skiftet betydning.

I moderne forståelse betyder det blot »hvad der har rullet sig ud« svarende til den bogstavelige betydning af evolution. Udtrykket skal således holdes fri af betydningen »en progression« i kompleksitet eller en »udvikling/forbedring«.

Der er mange gåder i evolutionen. Man ved ikke, hvordan livet opstod, men genomet/DNA er fælles for alt levende og tyder stærkt på et fælles udspring. Darwins egen vage hypotese var, at livet kunne være opstået i »a warm little pond«, et idyllisk billede, som antyder interaktion mellem organisme og miljø, som den nyeste forståelse af epigenese kan anvise mulige mekanismer på.

Om Homo sapiens

Vor art, Homo sapiens, er ung i palæoontologisk forstand. Fem hundrede millioner år efter hvirveldyrenes debut i den såkaldte kambriske eksplosion, en relevant betegnelse, fordi den i relation til de geologiske tidsaldre var »punktuel«. Den strakte sig nemlig »kun« over 30-50 mio. år. I samme perspektiv kan man også kalde udviklingen af vor art for »punktuel«.

Pattedyrene debuterede for 320 mio. år siden, og vor arts forfædre (hominiderne – bipedale antropoide aber) optrådte for 4-5 mio. år siden. Herefter gik det hurtigt, Homo habilis (hjernevolumen 600 ml) for 2,5 mio. år siden, Homo erectus (hjernevolumen 900 ml) og så vor art Homo sapiens (hjernevolumen 1.200 ml) for 200.000 år siden [1].

Denne kronologiske opremsning af »vore forfædre« er blevet lagt ind i fortællingen om Homo sapiens som evolutionens »nødvendige« endemål. Denne og andre tolkninger af palæoontologisk evidens gør den fremstående palæoantropolog Henry Gee op med i bogen »The accidental species – misunderstandings of human evolution« [2]. Som det fremgår af bogens titel, fremføres det, at der i biologien ikke er nogen tegn på en grundlæggende plan eller »en hensigt« med evolution.

De fossil fund, som fremstilligen er baseret på, er uhyre fåtallige, og nye fund kan give mange overraskelser. Flere hominidtyper har levet samtidig. Det er således velkendt, at neanderthalere har levet samtidig med vor art, men det gælder også den mikrocefale dværg Homo floresiensis. Mange arter kan være kommet og gået uden at efterlade sig fossile spor. At drage konklusioner på basis af få knoglefund er farligt. Man kan ende i den »narrative vildfarelse« og skabe en fortælling, der ikke er naturvidenskab.

Arv og miljø

De organismer, der eksisterer i et miljø, er lige netop tilpasset miljøet. Miljøet ændrer sig over tid, og krav til organismer ændrer sig hermed. Kompetetiv dynamik mellem organismer og miljø er drivkraften, og mekanismerne er opportunistiske. At lede efter et »missing link« i evolutionen er derfor meningsløst. Egenskaber, der ikke er en fordel, slettes i »the survival of the fittest«.

Når man har kunnet observerer en progression eller regression i kompleksitet, må det være, fordi denne udvikling har øget artens evne til at forblive og trives på biologiens scene, hvilket illustrerer de tydelige opportunistiske træk i evolutionen. Den neodarwinistiske teori kan redegøre for den såkaldte mikroevolution, naturens »udvælgelse« blandt de organismer, der allerede er »skabt«, mens det har knebet med at forstå mekanismerne bag udviklingen af nye arter, kaldet makroevolutionen [2]. I de seneste årtier er det begyndt at lysne for forståelsen af makroevolutionen. Det såkaldt »centrale dogme« inden for den nydarwinistiske teori er, at genomet påvirker og styrer udviklingen af organismen, mens genomet selv er uændret, er krakeleret. Det viser sig nemlig, at genomet vekselvirker med det omgivende miljø, i første række celler og organer, men sandsynligvis også indirekte med det »ydre miljø«, dvs. organismens omgivelser. Vekselvirkningen betyder, at genomets »miljø« har indflydelse på, hvilke gener der kommer til udtryk, dvs. er effektive. Dette samspil, kaldet epigenese, er et forskningsfelt, der er under hastig udvikling [2, 3].

Lamarcks genkomst

Det er ikke for meget at sige, at vi i disse år oplever en revolution. Visse træk af Lamarcks tanker om nedarvelse af erhvervede egenskaber sættes i et nyt perspektv af den nuværende opfattelse af genomet som et komplekst interaktivt netværk. Det er således veldokumenteret, at påvirkninger fra det ydre miljø kan blokere for udtrykket af gener, og senest er der fundet overbevisende eksempler på en vis form for nedarvning af blokeringerne.

Spontane, naturligt forekommende mutationer i kimceller (æg- og sædcelle) har indtil de allerseneste år været betragtet som sjældne, tilfældige enkelthændelser, der oftest var skadelige, og derfor resulterede i tidlig fosterdød. Nu har det vist sig at være muligt at »redigere« i genomet. Det er foreløbig en kendsgerning i laboratoriet, hvor man målrettet kan indføre fremmede gener med den såkaldte CRISPR-teknik [4]. Denne teknik har man »kopieret« fra bakterier, der bruger den i kampen mod vira, såkaldte bakteriofager. Det har vist sig at være teknisk muligt at redigere såvel somatiske celler som kimceller. Det betyder, at det ændrede genom nedarves.

Det har længe været kendt, at der mellem vira, bakterier og planter foregår en udveksling af genetisk materiale, sandsynligvis via lignende »naturlige« teknikker. Man har ikke evidens for, at lignende overførsler af gener og genkomplekser med styrende funktion for fosterudviklingen hos »højere« organismer som pattedyr overføres spontant i naturen. Nu ved vi, at det kan ske i laboratoriet, og tanken er ikke fjern, at lignende kan ske i naturen. Genomet opfattes som et komplekst interaktivt netværk meget følsomt via sine forbindelser. Mutationer, der indfører forandring i mønsteret af forbindelser, vil kunne destabilisere netværket, der enten vil bryde sammen eller føre til kompenserende forandringer, der giver netværket en ny balancetilstand [3].

Denne forståelse af genomet giver en ramme for forståelse af mekanismerne bag makroevolutionen og ikke mindst den hurtige opståen af nye arter, herunder den, i geologisk tidsramme, ultrahurtige udvikling af Homo sapiens. Et tænkeligt scenarie kunne være, at isolerede grupper af hominider i miljøer med stort selektionspres har virket som naturlige »inkubatorer« for udveksling af genetisk materiale med omgivelserne med mikroorganismer, planter og dyr [5]. Et selektionspres kunne have basis i istiderne, som netop forekommer i den tidsperiode, hvor udviklingen af Homo fandt sted. Inden for de seneste 2,5 mio år har der været omkring 15 istider, hver af omkring 100.000 års varighed, med indskudte mellemistider, hver af varighed omkring 10.000 år. Den seneste istid slap sit tag for omkring 20.000 år siden. Man kan sagtens forestille sig dannelsen af »lommer« i naturen med isolerede grupper af hominider. Sådanne isolerede miljøer, kan have virket som naturlige biologiske laboratorier, hvor genomrekombinationer kunne opstå, når de var gunstige i det krævende miljø, og fastholdes på grund af indavl, hvorved en ny art er blevet skabt. I denne synsvinkel svinder muligheden for at se hver ny slægt som dannet med en genetisk »tabula rasa«, og vor »genetiske tavle« er således beskrevet af vore forfædre.