Ett av de store spørsmålene til evolusjonsbiologene er hvordan nye arter blir til. Nå har forskere ved UiO oppdaget at evolusjonen kan skje på en svært så overraskende måte. Selv om oppdagelsen deres handler om dannelsen av en ny fugleart, kaster den også lys over hvordan den spesielle menneskearten Homo sapiens, som du og jeg tilhører, klarte å iblande seg gener fra neandertalere, en konkurrerende menneskeart som døde ut for rundt 30 000 år siden.
Det hele startet da professor Glenn-Peter Sætre på Institutt for biovitenskap lurte på hvorfor romerspurv ser litt annerledes ut enn gråspurv. De ligner veldig på hverandre, men romerspurv-hannene mangler den karakteristiske grå stripen som gråspurven har på hodet og issen. Dessuten har de hvitere kinn enn gråspurvhannene.
Romerspurven finnes ikke nord for Alpene. Den holder bare til i Italia og på enkelte øyer i Middelhavet.
Krysning mellom to arter
Glenn-Peter Sætre tenkte at romerspurven kunne være en krysning mellom gråspurv og middelhavsspurv. For å finne ut av dette måtte han gå omfattende til verks. Sammen med forskergruppen sin studerte han romerspurven på mer enn femti steder i Italia og omegn.
– Takket være genetiske undersøkelser kunne vi entydig slå fast at romerspurven er en hybridart. Romerspurven har gener fra både gråspurven og middelhavsspurven, forteller Glenn-Peter Sætre.
Noen tror ikke det er mulig å krysse arter. De tar feil.
– Det er ikke noe enten eller. Arts-barrierer er ikke alltid hundre prosent effektive.
Hvis arter klarer å hybridisere, vil avkommet deres som oftest lide. De færreste vokser opp. Blant de vanligste problemene er dårlig fruktbarhet, slett immunforsvar og kort levetid.
Da forskerne krysset gråspurv og middelhavsspurv i fangenskap, manglet de fleste hunnene en fungerende eggstokk. De var sterile.
Usedvanlig gen-kombinasjon
Et naturlig spørsmål er derfor hvordan romerspurven klarte å bli en levedyktig art.
– Mange av de genene som kan skape klinsj når to arter parrer seg, ble sortert ut av seleksjonen.
Ett eksempel er mitokondriene – energikraftverket i hver enkelt celle. Mitokondriene står for den såkalte celle-åndingen og sørger for at cellene får den energien de trenger for å kunne gjøre oppgavene sine. Mitokondriene stammer fra frittlevende bakterier og har sitt eget lille DNA-molekyl.
Romerspurven har de samme mitokondriene som gråspurven. Også de genene som samarbeider med mitokondriene om celleåndingen, stammer fra gråspurven.
– Det betyr at de tilsvarende genene fra middelhavsspurven er sortert ut og fjernet av seleksjonen og at romerspurv-en står igjen med en gruppe gener fra gråspurven som passer sammen.
På samme måte finnes det gengrupper i romerspurven som ene og alene stammer fra middelhavsspurven. Her har seleksjonen sortert og fjernet de tilsvar-ende genvariantene fra gråspurven.
Dette høres kanskje ut som en selvfølge, men så enkel er ikke virkeligheten. Hos en vanlig hybrid vil halvparten av alle genpar stamme fra mor, mens den andre halvparten stammer fra far. Dette har ikke vært tilfellet hos romerspurven. Romerspurven er derfor ikke en vanlig hybrid.
– Romerspurven har ikke genvarianter fra begge artene på samme gen. I deler av genomet er det bare gråspurvgener, og i andre områder er det bare gener fra middelhavsspurven. De genene som ikke fungerte sammen, er blitt fjernet gjennom et naturlig utvalg. Resultatet er at romerspurven sitter igjen med en kompleks mosaikk av genvariantene til foreldreartene.
Eller for å si det på en annen måte:
– Under hybridiseringen mellom de to artene har det skjedd en rekombinasjon av genomene fra hver av de to artene. Så har det skjedd en seleksjon som har fjernet de genkombinasjonene som ikke passer sammen.
Skepsis
Så sent som ved årtusenskiftet var det få som trodde at hybridisering var viktig for evolusjonen.
Dette temaet har vært både neglisjert og kontroversielt. Noen høylytte biologer har hevdet at artsdannelse ved hybridisering ikke var mulig. Romerspurven er et av få gen-dokumenterte eksempler på at arter kan dannes gjennom hybridisering. Vi har belyst at mekanismen med omstokking og utsortering av de genene som ikke passer sammen, kan føre til en velfungerende hybridform, poengterer Glenn-Peter Sætre og legger til:
– Hybridisering er åpenbart vanligere enn vi har trodd. Budskapet vårt er at hybridisering kan være en mye viktigere forklaring på at nye arter dannes enn det man tidligere har tenkt, selv om dette likevel ikke er den vanligste formen for artsdannelse. Det er flere veier til Rom.
6000 år gammel
Romerspurven oppstod i moderne tid. For 10 000 år siden begynte menneskene i Midt-Østen så smått med jordbruk. Der holdt også gråspurven til. Den tilpasset seg de nye menneskeskapte miljøene og fulgte med da jordbruket spredte seg til Europa. Først der kom gråspurven i kontakt med middelhavsspurven.
– Ved hjelp av analyser av den genetiske variasjonen og populasjonsgenetiske modeller anslår vi at hybridiseringen startet for fullt for om lag 6000 år siden. De to foreldreartene hybridiserte seg over tid. I denne blandingspopulasjonen har seleksjonen sortert vekk det genetiske materialet som ikke har fungert.
Artssperre
I dag er det kraftige artsbarrierer mellom romerspurven og «foreldreartene».
– De samme barrierene som begrens-er genflyten mellom foreldreartene, begrenser også genflyten mellom romer-spurven og foreldreartene.
For å vise dette har forskningsgruppen til Sætre undersøkt nesten 2000 romer-spurver og middelhavsspurver som lever sammen i samme område i Puglia i Sør-Italia. Likevel har de ikke funnet en eneste hybrid.
– Det betyr at artssperren er kraftig. De fleste avkommene vil ikke fungere genetisk hvis romerspurven blander seg med en av foreldreartene.
Neandertalergener
Hybridiseringen angår også oss mennesker.
– Også i vår art har det skjedd en sortering av gener. Noen få prosent av genene våre stammer fra neandertalere. Det er klare paralleller i det vi observerer hos spurvene og hvordan hybridiseringen skjedde mellom neandertalere og forfed-rene våre. Vi kan derfor bruke romer-spurven som et nåtidig eksempel til å kaste lys over hendelser som har skjedd med oss mennesker i forhistorien vår.