fredag 16. mars 2012

Showing off


Noen liker å dra ut i skauen for å se på tiurleik om våren. De svære fuglene tøffer seg for hverandre mens nysgjerrige folk ligger strødd rundt i buskene og følger med. Men du trenger ikke reise ut av byen for å se på dyr som viser seg fram. Også mennesker bruker masse tid og krefter på sende de “riktige” signalene til det annet kjønn. Men hvilke signaler er de “riktige”? Og hvorfor i all verden blander forskerne inn et “handicap-prinsipp” i dette? 

Hvalrosshanner kan veie nesten to tonn og er utstyrt med to støttenner som er en meter lange. Det meste av året er de noen rolige fettklumper som lever i fred og ro med resten av flokken, men hver februar går de amok. De samler seg i havet utenfor stranden der hunnene ligger og begynner å brøle. Noen humper seg opp på sanden hvor de fortsetter munnhuggeriet. To hanner stiller seg opp på ti meters avstand til hverandre. Så prøver de å strekke hodet opp høyere enn motstanderen. Som regel gir den minste opp og humper seg ut i vannet igjen, men av og til må de gjennom en blodig slåsskamp før vinneren får stranden for seg selv. Og så får han parre seg med alle damene. Hvorfor velger hunnene den voldelige slåsskjempen?

To hvalrosshanner kjemper om overtaket

Du har kanskje sett en stokkand som slår litt med vingene så den løfter seg litt opp fra vannet og deretter rister på hodet. Det er lett å tro at den gjør dette for å riste av seg det kalde vannet, men følg litt ekstra med neste gang du går forbi en gruppe stokkender. Det er bare hannene, de som har de fine fargede fjærene, som gjør sånn. Den lille oppvisningen er ment å imponere de gråbrune hunnene. Og det virker. Hvorfor liker hunnene de hannene som gjør sånn? Og hvorfor har hannene en fargerik fjærdrakt mens hunnene er beskyttet mot rovdyr med sin kamuflasjedrakt?


I tidligere utgaver av Alfa har vi fortalt om hvorfor kvinner og menn er ute etter forskjellige ting når de er på jakt etter en partner. Veldig forenklet kan man si at gutta må konkurrere og jentene velger. Og det er jentenes valg som er motoren bak hele sjekkeskuespillet.
Førsteprioritet for en jente som er ute etter en one-night stand (eller tilhører en art hvor hannene ikke tar seg av ungene) er en mann som kan gi henne et barn med best mulig gener.
Gjennom millioner av år er det de damene som har hatt foretrukket friske og sterke menn som har fått flest overlevende barn. Og barna, vi, har arvet morens preferanser.

Falsk reklame
Det er ikke bare bare å finne ut om en hann vil gi henne levedyktige barn. Hunnene går selvfølgelig etter tegn på at han har gode gener. Et sikkert tegn som vi har skrevet en del om tidligere er et symmetrisk ansikt. Andre tegn er at han er frisk, har overskudd av energi og har høy status i vennegjengen han tilhører. Hva skjer med hannene når alle hunnene blir så flinke til å se hvem av dem som har vært heldige med genene? Mye rart.

Hvorfor blir stokkandjentene helt mo i knærne av dette showet?


At hunner velger hvilke hanner som de parrer seg med har så stor betydning at det regnes som en helt egen evolusjonsmekanisme, nesten en naturkraft. Darwins store bok om artenes opphav handlet om det naturlige utvalg. Hunners valg av partner fører til det seksuelle utvalg. Det var forresten Darwin som oppdaget det også.
Når hunner gjennom millioner av år stadig velger å få barn med de hannene som ser ut til å ha de beste genene skjer det to ting med hannene. En ting er at de selvfølgelig får stadig bedre gener, men de blir også stadig flinkere til vise fram tegnene på at de har gode gener. De hannene som ubevisst best spiller på de samme tegnene som hunnene ubevisst velger etter vil få flest barn. Og barna arver både de ekte gode genene og de genene som først og fremst bare er show off. Det tar ikke lang tid før det er minst like viktig å framstå som en som har gode gener som det er å faktisk ha det.

Evolusjon på ville veier
Det hele kan bli et spill som tar fullstendig av. Man kunne tro at det ville være en fordel for hunnene å gjennomskue bløffen, men det lønner seg faktisk for hunnene å fortsette å velge de hannene som bare viser seg fram. Sønnene deres arver jo show-off genene som alle de andre damene liker. Slikt blir det mange barnebarn av.
Etterhvert blir bløffene om gode gener så vanlige at hun må begynne å finne andre og sikrere tegn på at hun velger den beste maken.

Bling: veldig lite imponerende når det er falskt.

Kostbare ting juger ikke
Mitt på vinteren, mens de fleste byttedyr har hvit vinterdrakt for å gå i ett med snøen, tøffer stokkandhannen seg med en skinnende blågrønn hals og hode og et gult nebb. For å virkelig vise fram fargene sine rister han med vingene og løfter halsen. Fargen er laget av komplekse kjemiske stoffer og av bittesmå mønstre i fjærene som absorberer de riktige bølgelengdene i sollyset. Det har kostet mye ressurser å lage den fine fjærdrakten. I tillegg kommer alle de gangene han bare så vidt har klart å kaste seg unna et rovdyr som har sneket seg innpå ham.
Hunnanden som han viser seg fram for blir imponert og inviterer ham til en liten hyrdestund. Ikke bare strakte han hodet høyt opp og beveget seg fint i vannet. Det kan hvem som helst få til ved å samle kreftene en liten stund. Men hun har sjelden sett noen andre hanner med så fin fjærdrakt. Ingen kan overleve å være så synlig for rovdyr uten være i toppform. Fjærdrakten er et sikkert tegn på at han vil gi ungene hennes gode gener. Kostbare handicap juger ikke, han må ha mye å gå på.

Respekt
To gigantiske hvalrosshanner står på stranda og ser hverandre an. De lange støttennene til rivalen er livsfarlige. Den minste av dem innser at den andre er litt større og velter seg ut havet igjen. Damene flokker seg rundt vinneren. De trenger ikke en gang vurdere de andre hannene. Den harde konkurransen mellom hannene har gjort jobben for dem. Høy status og respekt er sikre tegn på bra pappamateriale. Sønnene deres vil arve alt som ga dem den posisjonen.

Så nå vet du. Neste gang du er på byen og ser menn som flasher rolexklokker, ypper seg overfor andre karer, knepper opp skjorta, gir alt på dansegulvet eller virker overdrevent selvsikre, så vet du:
Det er damenes skyld. Det er de som har skapt oss sånn.

(Tidligere trykket i Alfa)

torsdag 15. mars 2012

Slik blir det liv (Rai Rai)

I over femti år har forskere prøvd å finne tegn til at det finnes levende vesener utenfor jorden. Til tross for stadig bedre instrumenter har man hittil ikke oppdaget noen ting. Kanskje ikke så rart hvis det var fullstendig usannsynlig at liv oppsto av seg selv, slik mange religiøse påstår. Men liv har oppstått minst to ganger på jorden.
I tillegg kommer de gangene vi mennesker har laget liv.

Hvordan livet oppsto er et av de store spørsmålene som har plaget filosofer og naturvitere i århundrer. Vi kommer kanskje aldri til å finne ut akkurat hva som skjedde da livet begynte her på jorden, men vi vet ihvertfall nok om hvordan liv kan oppstå til at det ikke lenger er et uløselig mysterium.

Før havene fantes regnet det i millioner av år mens jorden kjølte seg ned
Livet på jorda
For 4,5 milliarder år siden var jorden en ball av materiale som hadde klumpet seg sammen på grunn av tyngdekraften. Det datt stadig nye biter ned fra himmelen (en stor bit av jorden ble slått av og ble til månen) og friksjon gjorde at overflaten var dekket av lava i hundrevis av millioner år. Først etter fire-fem hundre millioner år var deler av jorden kjølig nok til at vannet som var her sluttet å koke og fordampe. Geologene tror at det da regnet i flere hundre millioner år. Alt vannet på jorden hadde vært en del av atmosfæren og ble nå til hav.

I steiner som er 3,4 milliarder år gamle finner man massevis av fossiler etter encellede organismer. Selv encellede organismer er ganske avanserte greier som må ha blitt formet av evolusjon, så livet må ha oppstått enda tidligere enn det. En eller annen gang mellom 3,4 og 4 milliarder år siden oppsto altså livet på jorden for første gang. Eller kanskje det ikke oppsto her?

Er vi alle aliens?
Forskerene som studerte en stein fra mars fikk nok høy puls da de så disse bakterieliknende strukturene

Astronautene på Apollo 12 landet på Månen og tok med tilbake et kamera som hadde blitt sendt dit med en ubemannet drone over to år tidligere. Inne i kameraet fant NASA-forskere bakterier som hadde vært lukket inne siden kameraet ble bygget. Bakteriene levde fortsatt, etter to og et halvt år i verdensrommet.
Det er fullt mulig at bakterier har haiket med meteoritter, landet på Jorda og senere utviklet seg til alle de andre organismene som i dag lever her. Flere seriøse forskere ser for seg at universet er fullt av mikroorganismer som suser rundt på små steinbiter og blomstrer opp på de planetene og månene som de lander på. En spennende mulighet som vi kanskje får bekreftet av NASA allerede til høsten er at de første organismene på jorden kom hit med steiner fra Mars.

Ett opphav
De fleste forskere mener uansett at det er mer sannsynlig at livet på jorden også oppsto på jorden. Og selv om vi finner ut at livet oppsto et annet sted og kom hit som fiks ferdige organismer har vi ikke fått svar på spørsmålet om hvordan livet oppsto. Vi har bare fått flyttet problemet til et annet sted.
Det kan også hende at livet har oppstått flere ganger. Det er vanskelig å finne ut av og sannsynligvis får vi aldri svar, men vi vet en veldig viktig ting: alt liv på jorda er i slekt! Det er veldig mange bevis for dette. Et av de viktigste bevisene er at så å si alle organismer “oversetter” den genetiske koden til proteiner etter den samme kodenøkkelen. Alt som lever på jorda snakker det samme tilfeldige kjemiske språket fordi vi (og potteplanter, forkjølelsesvirus, hesteskokrabber og kantareller) er etterkommere av det samme tidlige livet. “Alt” liv. En levende organisme som ikke er i slekt med alle oss andre ble laget i laboratoriet til Craig Venter i 2010.

Jukseliv
Craig Venter er en helt ekte Dr. Frankenstein
Craig Venters forskergruppe lagret DNA-koden fra en bakterie i en lang datafil. De slettet noen gener og la inn noen nye koder (blant annet forskernes navn og en webadresse). Deretter “printet” de ut koden i en maskin som kan sette sammen de kjemiske stoffene i DNA i den rekkefølgen man vil. Det nye DNA-et ble så sprøytet inn i en tom bakteriecelle. Cellen begynte å dele seg og leve. Etterkommerne lever fortsatt i beste velgående.
Venter jukset litt ved å bruke en eksisterende celle, men har beviselig laget en levende ting som ikke er i slekt med livet på jorden forøvrig. Et av hans neste mål er å lage hele cellen fra scratch. Og kanskje enda mer revolusjonerende: han håper å kunne designe en ny “replikator”.


Fra døde stoffer til liv
Straks det tilfeldigvis har blitt dannet et molekyl som lager kopier av seg selv, er liv oppstått. 
“Replikatorer” er puslespillbrikken som gjør det mulig å forstå hvordan døde kjemiske stoffer kan bli til liv. Mange molekyler har den kjemiske egenskapen at de får andre stoffer til å reagere med hverandre. Kroppene våre er f.eks. fulle av slike enzymer som styrer alle de kjemiske reaksjonene som skal til for at vi overlever. Replikatorer gjør akkurat det samme, men med en helt spesiell vri: de setter sammen kopier av seg selv.
Og slik oppsto livet. En eller flere ganger, i et urhav her på jorden eller ute i verdensrommet. Ett eneste molekyl som fungerte som en replikator oppsto tilfeldig. Etter at den hadde bumpet borti de riktige bestanddelene fantes det to replikatorer. Litt senere fire. Deretter åtte. For hver “generasjon” dobles antallet, etter bare tjue runder er det over en million av dem. Etter tredve generasjoner runder de tusen milliarder. På et eller annet tidspunkt begynner det å gå tomt for byggeklossene som skal til for å sette sammen nye replikatorer.
Men replikatorer er store molekyler med mange atomer. Sannsynligvis er ikke alle replikatorene helt identiske. Noen har kanskje en nitrogenklase stikkende ut der andre bare har et fislete karbonatom. De forskjellige variantene har forskjellige kjemiske egenskaper. De utgavene som best setter sammen kopier av seg selv utkonkurrerer de andre. Etterkommerene deres arver de samme fordelaktige egenskapene. Evolusjon gjennom naturlig utvalg er i gang.

Ingen vet hvilket molekyl som var den første replikatoren, men det finnes mange forslag. Vi vet at det ikke var DNA fordi det ikke er kjemisk aktivt, men mange holder en knapp på RNA. RNA er stoffet som “leser av” DNA i cellene våre. RNA består av den samme koden som DNA (genene) OG fungerer som enzymer. Hvis tilhengerene av RNA-hypotesen har rett, er DNAet i cellene våre bare en form for lagringsplass for de opprinnelige replikatorene.

En ting som er spennende med å vite at en eller annen replikator er opphavet til alle dyr, planter, sopp og encellede småsaker er at vi kan få øye på helt andre former for liv. Finnes det andre replikatorer enn de som det “vanlige” livet kommer fra?
Ja, det gjør det.

Kugalskap!
Prioner. Et helt vanlig protein, men ikke veldig sunt å få i seg.
Mennesker som blir rammet av Creutzfeldt-Jakobs sykdom får store hull i hjernen. Hullene skyldes et protein som bygger om andre proteiner til kopier av seg selv. Sakte men sikkert blir hjernen til pasienten omgjort til en bråte kopier av det livsfarlige proteinet. Det samme stoffet fører til kugalskap hos kyr. Proteiner som har en slik replikatoreffekt kalles prioner.
Ikke alle er enige i at prioner kan kalles en ny form for liv. Prioner gjør fint lite annet enn å lage kopier av seg selv, men på den annen side er de utsatt for naturlig seleksjon og det er blitt påvist nye varianter av sykdommen.
Forkjølelse og data
Hvis vi definerer liv til noe som lager kopier av seg selv og er utsatt for naturlig seleksjon er det enda flere ting som man kan kalle levende. For eksempel vanlige virus. Virus er veldig små proteinskall som inneholder bittelitt RNA eller DNA. Det lille arvestoffet inneholder en enkel kode: oppskriften på proteinskallet den er inni.
Viruset er avhengig av å treffe en celle som henter inn oppskriften. Når det er gjort begynner den stakkars cellen å produsere nye kopier av både oppskriften og proteinskallet. De nye virusene slippes ut og kan infisere andre celler.
Noen datavirus oppfører seg på samme måte. De infiserer datamaskiner og får dem til å sende ut nye ikke helt nøyaktige kopier av seg selv. Fordi disse datavirusene kan forandre seg og vil spre seg avhengig av hvilken variant som lettest smitter andre maskiner, anser noen forskere dem for å være en ny klasse liv.

Men er det ikke farlig, da?
Som du skjønner er det haugevis av forskere der ute som “leker Gud” og langt på vei har lykkes med å skape nye former for liv. Kan de komme til å lage noe som blir farlig?
Matematikeren John Von Neumann, erketypen av en “gal vitenskapsmann”, drømte om maskiner som kunne bygge kopier av seg selv. Ikke så skremmende i seg selv, men med moderne nanoteknologi kan man bygge maskiner av enkeltatomer. Et skrekkscenarie er at noen lager en slik nanomaskin som ombygger alt den kommer i kontakt med til kopier av seg selv. Det eneste som trengs er en enkelt kopi på et laboratorium et sted. Så blir de to, så fire, åtte, 16, 32, 64, 128, 256. Etter kort tid har den grå guggen spist seg gjennom benkeplater og petriskåler. Og for hver runde blir den dobbelt så stor. Hva skal stoppe den fra å omdanne hele jordkloden?
Og hva skjer om Craig Venters nye livsformer rømmer fra laboratoriet?

Vi kan nok ta det med stor ro. Vi har vært på vinnerlaget de siste fire milliarder årene. Minst.


(Tidligere trykket i Alfa)