Denne artikkelen er produsert og finansiert av Nord universitet - les mer.

Artene i slekten Fucus er viktige leveområder for mange forskjellige dyr og spiller en viktig rolle for lokalt artsmangfold. Nå kan de også gi ny innsikt om evolusjon.
Artene i slekten Fucus er viktige leveområder for mange forskjellige dyr og spiller en viktig rolle for lokalt artsmangfold. Nå kan de også gi ny innsikt om evolusjon.

Blæretang og sagtang gir unik innsikt i evolusjonshistorien

Noen få, men vanlige arter brunalger har ganske nylig utviklet kjønnet formering med egg- og sædceller. – Som å se et glimt av hva som kan ha skjedd i vår egen fortid, sier forskerne.

– Disse algene har ingen spesiell form for adferd. De går ikke rundt omkring, de snakker ikke, de ser helt likedanne ut, alle sammen. Så hvorfor har de plutselig utviklet ulike kjønn? spør forsker William Hatchett.

Han har forsket på reproduksjon og evolusjon hos brunalgeslekten Fucus. Slekten består av de fire artene blæretang, sagtang, kaurtang og båetang.

– Fucus-artene har utviklet seg helt uavhengig av både planter og dyr. De er på en helt annen gren på evolusjonstreet. Likevel har de nå utviklet en måte å formere seg på som er lik den vi finner i plante- og dyreriket, med sperm og eggceller. Dette er en unik form for evolusjon blant brunalger, sier Hatchett.

Fortsatt like for det blotte øye

Om man går en tur i fjæra og tråkker ut i en klase med blæretang, skal det godt gjøres å se forskjell på hann- og hunnindivider. 

Om våren vil man likevel kunnes se at tangen er lett oppsvulmet ute i tuppene. Her ligger nemlig sekkene med enten sperm eller egg. De er klare til å slippes ut i vannmassene for å møtes og befruktes.

– De har få ytre trekk som viser forskjell på hanner og hunner. Man må se på vevet i egg- eller spermposene med mikroskop for å bestemme kjønnet. Vi er med andre ord helt i starten av utviklingen av ulike kjønn. Det er som å få se et glimt av hva som kan ha skjedd i vår egen fortid, sier Hatchett.

Forsker William Hatchett har fått et glimt av hva som kan ha skjedd i vår egen fortid.
Forsker William Hatchett har fått et glimt av hva som kan ha skjedd i vår egen fortid.

Professor Galice Hoarau ved Nord universitet har studert Fucus-artene i over tjue år. 

Han understreker at vi ikke vet om det vi ser i disse tangartene, er det samme som la grunnlaget for kjønnet formering hos planter og dyr for kanskje halvannen milliarder år siden.

– Men disse brunalgene egner seg veldig godt til å studere evolusjon på egg- og spermnivå. De er dessuten en veldig viktig del av det økosystemet i havet. Disse algene finner man i store mengder langs hele kysten. De er viktige leveområder for mange forskjellige dyr og er ekstremt viktige for lokalt artsmangfold, sier Hoarau.

Artshybrider selekteres bort

De velkjente tangartene bidrar nå med kunnskap om hvordan nye arter kan oppstå i naturen.

– Vi har flere steder hvor blæretang og sagtang lever side om side i dag. I Nord-Norge har de levd sammen siden siste istid, i 10.000 år. På Island og i havområdet Kattegat har mennesker innført den ene av de to artene, slik at de kun har levd sammen i hundre år, sier Hatchett.

Han forteller videre at på de stedene de har levd sammen i kort tid, formerer de seg med hverandre, danner hybrider. Men ikke i Nord-Norge, hvor de har levd sammen i tusenvis av år.

Professor Galice Hoarau ved Nord universitet har studert Fucus-artene i over tjue år.
Professor Galice Hoarau ved Nord universitet har studert Fucus-artene i over tjue år.

Ifølge Hoarau viser dette at det foregår en selektering mot hybridisering. Det vil si at individer som er en blanding av to arter, er mindre «fit» eller tilpasningsdyktige, enn individene som er «renrasete».  

Over tid vil trekk som skiller de to artene, bli mer og mer fremtredende. Til slutt vil de ikke lenger kunne formere seg med hverandre.

– Vi tror at dette skyldes seksuell seleksjon hos algene. Derfor har vi fokus på Fucus-artene og de genene som er knyttet til kjønnsdannelse. De kan si oss noe om hvilke mekanismer som gjelder generelt i naturen for å opprettholde arter og hvordan nye arter dannes, sier Hoarau.

Raskere evolusjon hos ham enn hos henne

Evolusjonen fører også til at kjønnene hos arten utvikler seg forskjellig. Menn og kvinner, hunner og hanner, ser forskjellige ut og fungerer ulikt, selv om de tilhører samme art og deler det samme genmaterialet. 

Vi har det som i genetikkens verden kalles «sex-biased genes» – kjønnsrettede gener.

– Dette er gener som uttrykkes forskjellig i hanner og hunner, forklarer Hatchett.

Det er slike gener som gir påfuglhannene sin imponerende fjærdrakt, eller som gir hannløvene manke mens hunnene må være uten. Men ikke alle arter lar effekten av disse genene komme til syne over så store deler av kroppen.

Her ser vi sagtang (F. serratus), båetang (F. distichus) og blæretang (F. vesiculosus) på en og samme flekk.
Her ser vi sagtang (F. serratus), båetang (F. distichus) og blæretang (F. vesiculosus) på en og samme flekk.

– Hos Fucus-artene ser vi ofte at disse genene hos hanner først og fremst kommer til uttrykk i organene for reproduksjon. Hos hunnene kommer de derimot til uttrykk i alle typer vev, ikke bare i reproduksjonsorganer, sier Hatchett.

Seksuell formering – at to kjønnsceller med hvert sitt genmateriale smelter sammen og lager et nytt, genetisk unikt individ – spiller en sentral rolle i evolusjonshistorien. 

Seksuell formering fører til variasjon i genmaterialet slik at individer med de rette genene vil være i stand til å tilpasse seg og overleve når miljøet rundt dem endrer seg, som for eksempel gjennom klimaendringer. 

Men tilstedeværelsen av kjønnsrettede gener gjør at evolusjonen også virker med ulik hastighet på hanner og hunner.

– At evolusjonen virker ulikt på hanner og hunner, har vært kjent helt siden Darwin lanserte sin teori om evolusjon ved naturlig utvalg i 1859, sier Hatchett.

Darwins konsept om seksuell seleksjon handler om hvordan gener som øker reproduktiv suksess, favoriseres, selv om de ikke påvirker organismens evne til å overleve. 

Evolusjonen drives først og fremst frem av hvor mange avkom man får og disses evne til å formere seg og bringe genene videre.

– I dyreriket er det generelt akseptert at hann-rettede gener utvikler seg raskere på grunn av mekanismer som for eksempel konkurranse mellom sædcellene. Det finnes i naturen også eksempler på at hunn-rettede gener utvikler seg raskere enn gener som ikke er kjønnsrettede, særlig i en del brunalgearter. Men i vår studie fant vi at de hann-rettede genene viste en såkalt akselerert evolusjonsrate, sier Hatchett.

Hos hannene skjer altså endringer i disse genene i et raskere tempo. 

Kartlegger tangens totale mengde arvemateriale 

Hatchett og kollegene hans fant et stort antall slike kjønnsrettede gener i de fire Fucus-artene. Dette mener han kan henge sammen med utviklingen av ulikhet mellom kjønnscellene, også kalt anisogami, i form av egg- og spermceller i disse artene.

Forsker Hatchett forklarer at det som er vanlig hos andre brunalger, er at de danner kjønnsceller som er like i størrelse og form. Altså ikke egg- og spermceller.

– Egg og spermceller er som vi vet ganske ulike, sier han.

Et eksempel på en «klassisk» brunalge er slekten Ectocarpus, eller brunsli som den heter på norsk.

– Den har også kjønnsrettede gener, men i mye mindre antall enn Fucus-artene, sier Hatchett.

Hvorvidt det vil bli enklere å se forskjell på hann- og hunnindivider i tangbeltet ettersom evolusjonen går sin gang, vil tiden vise. I mellomtiden ser professor Hoarau fram til å gå enda dypere inn i genmaterialet til blæretangen og dens slektninger.

– I disse dager foregår det et stort forskningsprosjekt ved den biologiske stasjonen i Roscoff i Frankrike. Der kartlegger de hele genomet i en rekke ulike brunalgearter. Vi har samlet inn store mengder materiale slik at alt ligger til rette for å se nærmere på grunnleggende evolusjonære problemstillinger. Dette er viktig grunnforskning som foregår her i Bodø, slår Hoarau fast.

Referanse:

William Hatchett mfl.: Evolutionary dynamics of sex-biased gene expression in a young XY system: insights from the brown alga genus Fucus. New Phytologist, 2023. Doi.org/10.1111/nph.18710

Powered by Labrador CMS