Om flugsnapparnas uppkomst

Vad skiljer en svartvit flugsnappare från en halsbandsflugsnappare? Att hitta svaren på vad det är som gör att nya arter uppstår och hur skillnaderna mellan arter upprätthålls är ett av den moderna biologins viktigaste vetenskapliga uppdrag. Genetikens tekniska revolution har gett biologin nya möjligheter och forskare från bland annat Uppsala universitet har påbörjat sökandet efter artbildningens genetiska mekanismer.

Under decennier har forskare följt två arter av flugsnappare på Öland och Gotland. Genom att gå grundligt tillväga och undersöka hela den genetiska koden hos flera individer av båda arterna har forskarna Hans Ellegren, Anna Qvarnström med flera kommit fram till förvånande slutsatser. Många av de genetiska mekanismer som var biologins fokus under 2000-talets första decennium verkar inte vara de viktigaste när det handlar om artbildning. Det klassiska problemet om arternas uppkomst har lett forskarna ut i den genetiska världens utmarker – till telomerer och centromerer.

Hur nya arter uppstår har med rätta kallats för mysteriernas mysterium. Få mysterier har hållt i sig “ända sedan de gamla grekerna”, men faktum är att redan Aristoteles misslyckades med att komma åt orsaken till varför mulor och mulåsnor inte kunde få ungar för drygt 2300 år sedan. Nu har vi kommit närmare en lösning eftersom vi sedan 150 år tillbaka känner till processen – evolution genom naturligt urval – som leder till den variation som finns hos det levande och förklarar varför olika livsformer är anpassade till det liv just de lever. Men trots att vi idag både kan klona får och förvandla hudceller till stamceller är den genetiska grunden bakom artbildning fortfarande inte kartlagd.

Det har inte saknats olika hypoteser om hur artbildning går till. Forskare som Ernst Mayr (1904-2005) ägnade sitt liv åt att fundera på hur artbildning kan gå till men saknade den teknik som behövs för att kunna svara på frågorna på ett tillfredsställande sätt. Mayr var utelämnad till att kartlägga det som han själv kunde se. Han kritiserade sina samtida kollegor för att ägna för mycket tid åt att studera enstaka gener och menade att man måste se hela organismen för att kunna förstå artbildningens mysterier. Det var inte många av de genetiskt intresserade evolutionsbiologerna som orkade ta Mayr på allvar eftersom de hellre använde den teknik som fanns tillgänglig än ingen alls. Idag finns den teknik som Mayr indirekt efterfrågade och det har forskarna som studerat flugsnappare utnyttjat.

Den på fastlandet vanliga fågeln svartvit flugsnappare och den på Gotland och Öland förekommande halsbandsflugsnapparen började utskilja sig som två olika arter för två miljoner år sedan. Under de perioder då stora delar av Europa var täckt av ett tjockt istäcke isolerades små populationer. När isen sedan drog sig tillbaka så fick populationerna återigen kontakt med varandra. Isoleringen har lett till artbildning, men de två arterna korsar sig fortfarande med varandra på platser där båda arterna förekommer.

När forskarna kunde jämföra hela den genetiska sekvensen hos tio individer av svartvit- respektive halsbandsflugsnappare blev de förvånade. Om man skulle gissa utifrån den biologi som lärdes ut på biologisk grundutbildning i Sverige under slutet av 1900-talet så borde skillnaderna sitta i de proteinkodande generna. Istället visade det sig att de största genomgående genetiska skillnaderna mellan arterna fanns i ytterdelarna av kromosomerna (telomerer) och i de delar som är avgörande för celldelningen (centromerer). De här resultaten är ytterligare ett exempel på hur genetikens nya redskap ger oväntade resultat som får forskare att söka i hittills ganska outforskade delar av arvsmassan.

Det visade sig också att de två arterna är mycket lika. Ungefär hälften av den genetiska variation som fanns inom hos den ena arten delades också av den andra (kallas incompleate linage sorting, läs mer här ). Det är därför inte märkligt att resultaten också visade att korsningar mellan de båda arterna i några enstaka fall lett till fertil avkomma – hybridiseringen lämnar då och då genetiska spår efter sig.

Nu står flugsnappeforskarna inför nya problem. De har hittat var de viktigaste genetiska skillnaderna finns mellan de två arterna idag, men vilken/vilka skillnader var det som ledde till artbildningen och vilka skillnader har kommit efteråt? De två arterna ser mycket lika ut men har olika sång, var ligger den genetiska grunden för den skillnaden? Möjligheterna i den enorma mängd data som undersökningar av hela genom ger är många, men den stora svårigheten ligger i att kunna sortera ut de intressanta delarna från andra skillnader som inte har samma biologiska relevans. Så vad säger du, är du ung och redo för en utmaning?