En pluss en er lik tre

Vanligvis oppstår nye arter ved at én blir til to. Den italienske spurven derimot, bidrar med et litt annet regnestykke i naturen.

En art er så mangt. Det mest vanlige er å definere arter som ’grupper av organismer som reproduserer seg og får levedyktig eller fertilt avkom’. Middelhavspurv og gråspurv er to ulike arter som lever i hver sin del av verden, nesten. Middelhavspurv, som navnet også tilsier, lever rundt Middelhavet. Gråspurven finnes ikke bare på fuglebrettet hos utallige nordmenn, men flakser over store deler av verden. Flere steder møtes disse artene, og av og til parrer de seg med hverandre. Avkommet etter slike hybridiseringer er ofte lite eller ikke levedyktige, men i Italia har det skjedd noe spesielt. Disse to spurveartene møtes når gråspurven besøker sin slektning i Middelhavet. Det er nettopp i deres kontaktsone i Italia at det lever en spurv som i fjærdrakt ligner dem begge. Og i over hundre år har fugletittere og biologer ment at den italienske spurven må slekte dem begge. Men hvordan?

En mosaikk av gener

For å svare på en slik problemstilling trenger man DNA. I 2008 dro jeg og min forskningsgruppe til Italia for å fange spurv og ta blodprøver av dem. Tilbake på labben ekstraherte jeg DNA fra blodprøvene og sekvenserte utvalgte gener. Kort fortalt sitter man igjen med en masse bokstaver som forteller deg hvor ulike eller like arter er. Med andre ord, spor av evolusjonær historie. Men hva kan man forvente seg når man undersøker genomet til en mulig hybrid? Hva skjer når to genomer blandes gjennom at to arter hybridiserer? Fordi det er lenge siden foreldreartene skilte lag og de på sikt har tilpasset seg hvert sitt miljø, forventet jeg å finne forskjellige bokstaver på de samme stedene hos de to ulike foreldreartene; fiksert for ulike alleler som det heter i genetikkens verden. Så hva med den italienske spurven, hvordan kan man finne ut om den er en hybird ved å undersøke genene? Jo, en hybrid vil ha arvet en miks av forskjellene mellom foreldreartene. Med andre ord, den italienske spurven vil være en mosaikk av gener fra gråspurven og Middelhavsspurven. Og det var nettopp dette jeg også fant. I tillegg hadde min forskningsgruppe og medmasterstudent Jo Skeie Hermansen sett på dette tidligere, bare på flere og andre type gener og funnet det samme. Hadde den italienske spurven oppstått via vanlig forgrenet artsdannelse, der en blir to, ville den ha vært mer lik den ene foreldrearten enn den andre, og ikke en god blanding av dem begge.

Hannens z-faktor

Mitt studie støtter altså tidligere funn, men det stopper ikke der. Fugler er ikke som oss mennesker. Fjær og egg er to ting, men vi har også ulikt system for kjønnskromosomene. Der kvinner har to X’er og menn en X og en Y, har fuglene det på motsatt vis; hunnfuglen har en Z og en W mens hannfuglen har sine to Z’er for seg selv. Tidligere forskning har vist at Z-kromosomet innehar gener involvert i vanlig artsdannelse, blant annet har forskere funnet ut at mange av genene som styrer hannens utseende og hunnens preferanse for slike trekk sitter på Z-kromosomet.

Barrierer for sex

For at en gruppe individer skal utvikles til en ny art må de isoleres på et eller annet vis fra gruppen de kommer fra slik at utbrytergruppen ikke parrer med medlemmer av den originale gruppen. Gjør de det, viskes forskjellene ut. En måte å isolere en gjeng spurver på er ved hjelp av et stort fjell eller et stort hav. En annen måte er at de to ulike gruppene ikke finner hverandre sexy. Slike barrierer kalles forplantningsbarrierer, og kan for eksempel være forskjeller i fjærdrakt og sang hos hanner. Men hva med artsdannelse gjennom hybridisering? Hvordan fungerer forplantningsbarrierene der? I mine prøver fant jeg at Middelhavsspurv og gråspurv er mer forskjellige på Z-kromosomet enn det man forventer ut ifra ren tilfeldighet.En hybrid arver forskjeller fra begge foreldrearter, kall det gjerne det beste fra to verdener. En slik unik kombinasjon av bokstaver kan bidra til å skape en umiddelbar forplantningsbarriere mellom den nye arten og de to foreldreartene. Resultatene mine viste også at dette antakeligvis er tilfelle: Den italienske spurven var mest ulik de to artene på gener linket til Z-kromosomet, og det ser derfor ut til at Z-kromosomet huser en del gener som også er viktige i hybridartsdannelse.

Hva nå, art?

Hvis to arter kan få et fertilt avkom som kan bli til en ny art, hvordan bruker vi artsbegrepet da?  Å bestemme hva en art egentlig er for noe, er vanskelig ettersom livet på jorda er et vilniss som opererer på ganske forskjellige måter. Det biologiske artsbegrepet kan fint brukes på hest og esel, men hva gjør man med en organisme som har sex med seg selv? Det er noe av det mer fascinerende med å studere organismer. Det er så mye sprøtt der ute og i naturen finnes det få lover. Men vi har en slags utøvende makt gjennom naturlig seleksjon. Og er det en ting som virker ufravikelig er det nettopp at det i all hovedsak er de best tilpassede individene som vil ha et fortrinn, videreføre sine fordelaktige egenskaper gjennom sine avkom, og være med på å stake ut kursen for hvordan arten endrer seg. For naturen er flytende, og alle organismer er en mellomform på vei et eller annet sted.

Masteroppgaven til Tore Oldeide Elgvin ble, sammen med masteroppgaven til Jo Skeie Hermansen, publisert i Molecular Ecology. Les hva BBC Nature skrev om deres funn .

Tore Oldeide Elgvin (født 1983) tok sin mastergrad ved Biologisk insitutt på Universitetet i Oslo, med  prof. Glenn-Peter Sætre, Thomas Borge og Stein Are Sæther som veiledere. Tore ble ferdig med oppgaven vår 2010, og tar nå en doktorgrad i evolusjonsbiologi ved samme forskningsgruppe, hvor han forsker videre på den italienske spurven og dets opphav.