Geta áunnir eiginleikar erfst milli kynslóða?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Geta áunnir eiginleikar erfst milli kynslóða?
Í stuttu máli er svarið nei. Áunnir eiginleikar vísa til eiginleika sem mótast við þjálfun og þroskun einstaklingsins, líkt og hreysti og vaxtarlag vegna líkamsræktar og mataræðis eða vegna menntunar og reynslu. Til dæmis erfist tungumálakunnátta ekki frá foreldrum til barna. Þótt umhverfisáhrif geti mótað samspil og virkni fruma og jafnvel mögulega tjáningu einstakra gena, til dæmis vegna áhrifa eiturefna, þá þurfa slík áhrif að móta erfðaefnið sem berst frá foreldrum til afkvæma.

Þýskur líffræðingur, August Weismann (1834-1914), uppgötvaði á 19. öld að frumur fjölfruma einstaklinga skiptust í tvo meginhópa, annars vegar í líkamsfrumur og hinsvegar kynfrumur. Líkamsfrumur taka ýmsum breytingum við þroskun einstaklinga og sýna merki öldrunar vegna notkunar en kynfrumur eftirmyndast eingöngu til að mynda nýja einstaklinga og eru því betur varðar. Slíkt kerfi tryggir frekar að hver kynslóð kynæxlandi einstaklinga byrjar frá grunni með ungar og ferskar frumur þar sem öldrun hefur ekki haft áhrif á kynfrumurnar.

Hugmyndir um að áunnir eiginleikar erfðust milli kynslóða má rekja til franska þróunarfræðingsins Jean-Baptiste Lamarcks (1744-1829). Hann setti fram þróunarkenningu á undan Charles Darwin (1809-1882) þar sem þróun gerðist samkvæmt lögmálum náttúrunnar. Lamarck vildi skýra tilvist eiginleika sem virtust nýtast lífverum með því að þeir hafi þróast vegna notkunar en eiginleikar sem lífverur nýta ekki hyrfu vegna notkunarleysis þar sem þeir hafa enga þýðingu lengur. Frægt er dæmi Lamarcks af gíröffum, sem hann taldi að hefðu fengið lengri háls en forfeður þeirra vegna þess að þeir hefðu þurft að teygja sig lengra eftir laufblöðum trjáa. Uppgötvun Weismanns sýndi að slík þróun gæti ekki gengið, áhrif slíkra æfinga mundu ekki skila sér til breyttra kynfruma.

Í stað beinna áhrifa af notkun og notkunarleysi útskýrði Darwin í bók sinni Uppruni tegundanna (1859) slíka eiginleika með náttúrlegu vali. Darwin átti reyndar í erfiðleikum með þessi áhrif og útilokaði ekki hugmyndir Lamarcks. Það var ekki fyrr en síðar að áhrif náttúrlegs vals voru nánar útskýrð og þá með erfðafræðilögmálum Mendels.

Áhrif náttúrlegs vals má að stórum hluta skipta í jákvætt og neikvætt val. Vegna jákvæðs vals eykst tíðni gagnlegra eiginleika og það getur leitt til aðlagana lífvera að umhverfi sínu. Neikvætt eða hreinsandi val velur hins vegar gegn breytingum sem eru skaðlegar og getur því viðhaldið aðlögun sem byggst hefur upp á löngum tíma. Val getur einnig verið fyrir niðurbroti eiginleika ef það er gagnlegt. Darwin tók dæmi í bók sinni Uppruna tegundanna um bjöllur á Madeira sem höfðu glatað vængjum sínum þar sem þær hefðu meiri hæfni (lífslíkur og frjósemi) en vængjaðar bjöllur sem ættu á hættu að fjúka á haf út frá búsvæðum sínum. Ef eiginleiki skiptir ekki máli lengur geta stökkbreytingar safnast þar fyrir án þess að hafa áhrif á lífslíkur eða frjósemi einstaklinganna og brotið niður eiginleikann. Þannig hafa augu og sjón hjá lífverum sem lifa neðanjarðar horfið hjá fjölmörgum tegundum, slík þróun er dæmi um að hreinsandi áhrif af neikvæðu náttúrlegu vali hafa minnkað eða horfið, frekar en að lífshlaup einstaklinganna kalli fram þessar þróunarbreytingar, eins og Lamarck mundi hafa sagt.

Nýlega hefur áhugi aftur vaknað á erfðum eiginleika sem mótast af reynslu foreldra. Dæmi um slíkt er vegna utangenaerfða (e. epigenetics) og móðuráhrifa en afkvæmi erfa ekki eingöngu erfðaefni frá foreldrum sínum heldur einnig umfrymi og orkuforða eggfrumu, og hjá fóstrum, þeirri orku sem þau fá frá móður sinni. Slíkur orkuforði og upptaka orku getur haft áhrif á afkvæmi í þroska þeirra. Móðuráhrifin eru einnig talin geta haft áhrif á bindingu svonefndra metylhópa við einstök gen sem geta haft áhrif á hversu mikið þau eru tjáð. Hversu miklu máli slíkt getur skipt fyrir afdrif einstaklinga getur verið breytilegt milli tegunda en nefna má áhrif af hrognastærð hjá bleikjum sem getur verið mjög breytileg, bæði milli hrygna og hjá sömu hrygnu. Það getur haft áhrif á stærð afkvæma. Þekkt er að afkvæmi blaðlúsa og vatnaflóa eru mismunandi eftir ástandi mæðra. Báðir tegundahóparnir fjölga sér kynlaust með meyfæðingum þegar aðstæður eru hagstæðar en þegar harðnar í ári, þéttleiki eykst eða ástand umhverfisins versnar, fæðast karldýr hjá mörgum þessara tegunda og afkvæmi blaðlúsanna fá vængi. Slík dæmi eru þó ekki dæmi um áunnar erfðir þótt um utangenaerfðir sé að ræða, þar sem afkvæmin eru ólík foreldrum, heldur eru frekar dæmi um sveigjanlegar aðlaganir (e. plasticity).

Ekki hefur verið staðfest hvort utangenaerfðir sem tilkomnar eru vegna umhverfisáhrifa erfist áfram milli kynslóða og því er óljóst hvort slíkar erfðir skipti einhverju til langframa eða fyrir þróun tegunda. Þá hefur einnig komið í ljós að metylering á ákveðnum svæðum erfðamengisins hafi þróast vegna náttúrlegs vals frekar en vegna umhverfisáhrifa, þannig að slíkir eiginleikar eru ekki endilega frábrugðnir öðrum eiginleikum erfðamengisins.

Mynd:

• As Many Exceptions As Rules: When Evolution Goes Sideways – Sea slug hybrids, part 3. (Sótt 27. 1. 2014).

...