BioNyt – Videnskabens Verden (bionyt.dk) : Nyheder & debat


  • Abonner på

  • Meta

  • 

    Arkiv for 'Livets udvikling' Kategori

    Alger: Energi- og fødekilde

    Sendt af Ole Terney ( webredaktør ) d. 8th september 2010

    BioNyt Videnskabens Verden om alger.

    BioNyt Videnskabens Verden har udgivet et temanummer om alger.  Med udgangspunkt i olieudslippet i Den Mexicanske Golf konstaterer bladet, at fossil olie medfører uheld og krige – og spørger, om alger kan levere en mere sikker olie.

    Alger danner selv olie – faktisk er meget af den fossile olie oprindelig alger. Nogle alger er ekstremt gode til at lave olie – hos en mikroskopisk grønalge er over 90% af tørstoffet fedtstoffer.

    Ifølge nogle fremskrivninger forventer man, at udviklingen vil gå fra 3 millioner liter algeolieproduktion i år 2011 til 22.000 millioner liter i år 2025 globalt.

    Måske kan alger dyrkes i Danmark – f.eks. tang, såsom Søsalat. En række danske institutioner er i gang med at undersøge sådanne tanker – og har fået millionstøtte hertil.

    Danmark har specielle forudsætninger – bl.a. særligt kendskab til biogas-produktion, samt know-how om, hvordan organismer kan dyrkes, og hvordan stoffer kan udvindes.

    På det seneste er der blevet fokuseret på brugen af tang i mad. Kendte danske kokke har kastet sig over dette nye tema i dansk madkultur, og fødevareindustrien er også interesseret.

    Alger indeholder en rigdom af stoffer, hvoraf nogle vil kunne udnyttes til lægevidenskabelige formål og andre vil kunne bruges til industrielle formål i bred forstand.

    Alger kan være giftige – men tang er ikke giftige, og faktisk har tang mange gode egenskaber. Måske var tang ligefrem vigtige for menneskets tidlige evolution, fordi menneskets store hjerne næppe ville kunne være blevet udviklet uden adgang til marine fødeemner.

    Tang kan visse steder i verden høstes ved blot at samle tangen op i tidevandszonen, men mange steder sker der en egentlig dyrkning af tang, og dyrkningen er blevet effektiviseret på forskellige måder. Alger kan også dyrkes i bioreaktorer, enten med lystilgang eller i mørke.

    Der er mange fordele ved alger – bl.a. vokser de meget hurtigere end landplanter, og de lægger ikke beslag på den sparsomme muldjord og ferskvand og kræver ikke, at man fælder regnskovene.

    Der er meget at lære, før man har fundet en optimal dyrkningsform og lært at udnytte algerne rigtigt. Men alger repræsenterer fremtiden.

    Temanummeret er på 56 storsider (A4), og kan købes hos www.bionyt.dk. Supplerende oplysninger om alger – bl.a. spørgsmål/svar om alger – kan findes på www.bionyt.dk/alger for bladets abonnenter.

    BioNyt Videnskabens Verden er i 2010 udkommet i 30 år.

    Posted i Alger, Biologi, Debat, Evolution, Flyvning, HIV og AIDS, Hjernen, Invasive arter, Kost og levnedsmidler, Kræft og kræftbehandling, Landbrug, Livets udvikling, Medicin, Menneskets afstamning, Naturmedicin, Planter, Ressourcer | 1 kommentar »

    Selv-formerende molekyle ligner kunstigt liv

    Sendt af Ole Terney ( webredaktør ) d. 28th januar 2009

    10.jan.2009 [6778]:
    For første gang er det lykkedes at lave et kunstigt, selvformerende molekylesystem, som tilmed kan undergå evolution. Systemet kan give et tip om, hvordan liv kan være opstået. Det kunstige selvreplicerende system består af to enzymer, som hver er opbygget af to dele, og som hver virker som katalysator for samlingen af det andet enzym. Det første enzym sammenbinder de to dele, som udgør det andet enzym. Dette andet enzym samler tilsvarende delene af det første enzym. På denne cykliske måde samler de to enzymer hinanden. Det kræver kun lidt startmateriale for at igangsætte processen samt et vedvarende tilskud af enkeltdelene, hvorefter processen i princippet kan fortsætte i det uendelige. I et forsøg sammenblandedes 12 forskellige sådanne systemer, og da enzymerne undertiden tog fejl og brugte dele fra andre enzymsystemer, skete der en evolutionslignende udvikling, hvor de bedste enzymer vandt i konkurrencen. Læs mere [*kræver log-på, men du kan få gratis oplysning om links én gang]

    Posted i DNA, gener, molekylærbiologi, Evolution, Livets udvikling | 0 kommentarer »

    Dansk opfindelse – kunstigt dna – omtalt i stor artikel i Scientific American.

    Sendt af Ole Terney ( webredaktør ) d. 1st december 2008

    Peptid-nukleinsyre (PNA), som efterligner informationen i DNA og RNA, men som er opbygget af proteinlignende strenge, er efter 15 års forskning nu nået til dyreforsøgstadiet. PNA-lægemidler er stadig ude i fremtiden, men PNA kan også tænkes brugt til at lave kunstigt liv.

    Det er en af opfinderne af PNA, det kunstige dna, Peter E. Nielsen fra Københavns universitet, som har skrevet artiklen i det ansete blad Scientific American.  Baggrunden for PNA’s opdagelse begyndte i starten af 1990′erne. Med henblik på at frembringe nye lægemidler med større kapacitet end den dengang kendte antisense-RNA-metode fandt Peter E. Nielsen, Michael Egholm, Rolf H. Berg og Ole Buchardt på at udvikle små molekyler, der kunne genkende det dobbeltstrengede DNA-molekyle, som er bærer af cellens arvelige egenskaber.  

    DNA-strengen er opbygget af  fire baser, thymin (T), adenin (A), cytosin (C) og guanin (G). Rækkefølgen af disse fire baser lagrer al den genetiske information, som findes i DNA-strengen. (I RNA er thymin erstattet af et meget lignende molekyle, uracil eller U.). Hver base er bundet til sin modpart på den anden streng i DNA-dobbeltspiralen. Derved fremkommer nogle trin, nærmest som trappetrin, i molekylet. Tanken var at lave tilsvarende trappetrin, men af et andet materiale end DNA, men således at det stadig kunne aktivere udvalgte steder på DNA-strengen.

    DNA og RNA er nukleinsyrer. Hvis to nukleinsyre-strenge på et område har komplementære sekvenser, vil der kunne ske en baseparring, så de to strenge låses sammen som i en lynlås.

    I det dobbeltstrengede DNA er atomerne tæt forbundne med hydrogenbindinger, men særlige gen-regulerende proteiner kan åbne DNA-strengen på steder, hvor proteinet genkender sekvensen i DNA-strengen. Opgaven, som de danske forskere stillede sig, var at finde helt andre molekyler, som også kunne åbne DNA-strengen på udvalgte steder og som derved kunne indvirke på aflæsningen af generne i DNA-strengen. Et sådant stof ville have potentiale som lægemidler.

    Aflæsningen af et gen finder sted i to etaper. I det første, som kaldes transskriptionen, opbygger et enzym meddeler-RNA (mRNA) som en kopi af basesekvensen af et stykke af DNA-strengen. En molekylmaskine, kendt som et "ribosom" (der i øvrigt selv er fremstillet af RNA og protein) udfører anden etape i aflæsningen af genet: Oversættelse af mRNA til protein sker ud fra koden i RNA-strengen, som svarer til den oprindelige kode i DNA-strengen.

    Antisense-molekyler kan blande sig i denne oversættelse ved at binde sig til mRNA. Disse forbindelser er typisk små, kemisk modificerede RNA-molekyler eller DNA-molekyler, der er designet til at have den relevante rækkefølge til at kunne identificere deres mRNA-mål ved hjælp af  en Watson-Crick baseparring. Ved at binde sig til sit mRNA-mål, kan antisensemolekylet hæmme funktionen af det pågældende mRNA.

    Læs mere

    Posted i DNA, gener, molekylærbiologi, Livets udvikling | 0 kommentarer »

    Udviklede bakterier sig især på landjorden?

    Sendt af Ole Terney ( webredaktør ) d. 29th november 2008

    To amerikanske forskere har på grundlag af sammenligninger mellem forskellige bakteriegrupper foreslået, at mere end to tredjedele af verdens bakteriearter kan tænkes at nedstamme fra den samme forfader, som levede på landjorden og ikke i havet.

    Begrundelsen for, at forfaderen levede på landjorden, skulle være, at de mikroorganismegrupper, som er blevet foreslået at være beslægtede, har fælles karakteristika – såsom tolerance over for ultraviolet lys, modstandsdygtighed over for vandtab, og evnen til at danne en beskyttende spore under ugunstige forhold – hvilket ville have været afgørende for liv, som kan overleve på landjorden.

    Ikke alle forskerne på området har modtaget det nyforeslåede bakterie-slægtstræ uden kritik.

    Nogle forskere er ganske vist positive, skriver tidsskriftet Nature: "Jeg havde forventet at se noget som dette, men jeg er ikke desto mindre begejstret," siger geokemiker Paul Knauth på Arizona State University. "Jeg har længe argumenteret for, at den virkelig vigtige begivenhed i begyndelsen af livet skete på land, og at årsagen til, at vi har været svært ved at finde beviserne herfor er, at de terrestriske miljøer så hurtigt eroderes og derfor meget sjældent efterlader vidnedsbyrd fra fossile klipper."

    Men andre forskere er mere forsigtige. "Jeg kan godt lide tanken bag artiklen," siger evolutionsbiolog Jonathan Eisen fra University of California i byen Davis til Nature. Men han tilføjer, at han synes, at mange af detaljerne er underlige. "Forfatterne er tilbøjelige til at nævne artikler, der er enige med deres stamtræer, men ikke dem, der ikke er enige."

    Jonathan Eisen siger, at han er usikker på, hvordan de to forskere har udvalgt de levesteder, som de sammenligner. "De har for eksempel udeladt bakterier fra almindelige varme kilder, så vidt jeg kan vurdere det," siger han. Han tilføjer, at et centralt spørgsmål er, hvilken betydning selve prøveudtagningen har. Hvis et par grupper af bakterier, som påstås at være inden for det foreslåede slægtskabsområde, udelukkes – såsom Gloeobacter [en type af cyanobakterier] – understøttes den nye hypotese ikke, mener han.

    Molekylærbiologen Radhey Gupta ved McMaster University i Ontario, Canada, siger til Nature: "Jeg må indrømme, at jeg ikke er så begejstret for deres forslag."  Der foreligger dokumentation fra tidligere forskning om, at disse bakterier ikke nedstammer fra en fælles forfader, siger han – for eksempel er de indre overlevelses-sporer, som dannes af bakteriegruppen Firmicutes, meget forskellige fra de sporer, der produceres af aktinobacterier og cyanobakterier, siger han.

    Det er Blair Hedges på Pennsylvania State University og Fabia Battistuzzi, nu på Arizona State University i Tempe, der er kommet med de nye forslag om bakteriers indbyrdes slægtskab. Blair Hedges er enig med Radhey Gupta i, at den landjordbaserede storgruppe, som de har foreslået, har nogle marine medlemmer, men han hævder, at de kombinerede beviser peger på en landjordboende forfader for alle medlemmerne i storgruppen.

    Spørgsmålet er altså, om mange bakterier kan tænkes at nedstamme fra en jordboende forfader, dvs. om flertallet af bakterier, omkring 2/3 af bakterierne, kan have udviklet sig på land fra en tidlig fælles forfader, sådan som undersøgelsen fra af to amerikanske forskere foreslår.

    Forholdet mellem forskellige familier af bakterier har længe været omstridt. Traditionelt har slægtskabstræer, der viser, hvordan bakterier er relateret til hinanden, været baseret på to forskellige teknikker, der har givet forskellige resultater i forhold til hinanden. Ved den ene metode laves slægtskabstræet ved at sammenligne de gener, der koder for ribosomalt RNA. Ved den anden metode laver man slægtskabstræet på grundlag af 20-40 centrale gener, der findes i næsten alle levende organismer.

    Blair Hedges og Fabia Battistuzzi mener imidlertid at have konstateret, at de to metoder giver samme slægtskabstræer, hvis der tages hensyn til en iboende skævhed i dataene for ribosomalt RNA. Deres forslag til nyvurdering rapporteres i tidsskriftet Molecular Biology and Evolution. Forskerne siger her, at de nye data og diagrammer viser, at 6.157 ud af 9.740 prokaryote bakteriearter – herunder cyanobakterier, actinobacteria, bakterier og chloroflexi – deler en fælles forfader, der var tilpasset til livet på landjorden.

    "Det lader til, at alle disse grupper havde en landjordboende fælles forfader for tre milliarder år siden," siger Blair Hedges.

    Nøglen til den nye forskning var den observation, at hos bakterier fra varme kilder på dybt havvand (hydrotermal vents) indeholder de gener, der koder for ribosomalt RNA, mere guanin og cytosin end de indeholder adenin og thymin. Dette er ikke overraskende, eftersom bindingen mellem guanin og cytosin er mindre tilbøjelig til at brække ved høje temperaturer end bindingen mellem adenin og thymin. Der vil altså for bakterier, der lever ved høje temperaturer, være et selektionstryk i retning mod at anvende disse mere stabile guanin/cytosin-bindinger i deres gener.

    Men de to forskere mente, at denne tilbøjelighed for højt indhold af guanin/cytosin også kunne være årsag til forskellen mellem de slægtskabstræer, som bygger på undersøgelser af ribosomalt RNA, i forhold til de slægtskabstræer, som bygger på et udvalg af gener, som er fælles for mange organismer. De to amerikanske forskere anvendte en statistisk korrektion for at kompensere for denne tilbøjelighed til øget indhold af guanin og cytosin i generne. Dette frembragte to nye slægtskabstræer, der var meget mere ens.

    For at undersøge om de nye slægtsskabstræer, som de havde fremstillet ud fra de genetiske oplysninger, var korrekte, besluttede Blair Hedges og Fabia Battistuzzi at kontrollere deres resultater mod virkeligheden ved at undersøge egenskaberne hos cellerne af mikroorganismer og sammenligne med deres levesteder.

    Referencer:

    Tidsskriftet Nature, 28 november 2008, DOI: 10.1038/news.2008.1265. http://www.nature.com/news/2008/081128/full/news.2008.1265.html [Kun kommentar].

    Battistuzzi, F. og Hedges, S., Molecular Biology and Evolution, DOI: 10.1093/molbev/msn247 (2008) [Originalartiklen]

    Posted i Bakterier, Biologi, Evolution, Livets udvikling | 0 kommentarer »

    “Udfordringen” og evolutionen

    Sendt af Ole Terney ( webredaktør ) d. 4th august 2007

    Endnu engang fik evolutionsfornægterne taletid i Danmarks Radio ("Mennesker og tro"), denne gang var det Henri Nissen, som er chefredaktør af ugeavisen Udfordringen, en kristen højreorienteret ugeavis, ifølge radioprogrammets vært, Anders Laugesen.

    Henri Nissen fik uden videre lov til at komme med følgende udtalelser om evolutionen:

    - det er en gammel teori fra forrige århundrede.
    - det er meget usikkert.
    - det bygger bl.a. på kulstof-14 metoden, som ikke går ret mange år tilbage, og som Syndfloden vil have givet andre målinger. 

    Det er en grotesk beskrivelse af evolutionen.

    Man kan ikke afvise en teori, fordi den er gammel (det betyder bare, at man opdagede en lovmæssighed for længe siden, og det gælder f.eks. også opdagelsen af, at Jorden er rund – det er også en gammel teori!)

    Evolutionen er ikke noget usikkert, – der findes næppe noget, som er mere sikkert og velunderbygget. Detaljerne kan stadig diskuteres, f.eks. hvornår den fælles forfader til de nulevende chimpanser og det nulevende menneske levede – var det f.eks. for 6 eller 7 millioner år siden, men evolutionen er hele grundlaget for den moderne medicinske forskning, biokemiske forskning, biologiske forskning osv. Hallo, vi kender DNA’et og ved, hvordan det kan ændres. Hvis man spørger religiøse, om de vil blive mindre religiøse, hvis de får ny viden, svarer de, at det ikke vil påvirke deres religiøsitet. Så er der jo ikke grund til at forkaste viden. Henrik Nissen kom med den interessante udtalelse, at hvis hans forældre ikke havde troet bogstaveligt på Bibelen, så havde han ikke været troende i dag. Jamen, så er hans tro jo bare noget, som han har arvet fra sit hjem. Han oplyste også, at 40% af amerikanerne tror, at vi lever i De Sidste Tider.  Gad vide, om det ikke også i stor udstrækning er de samme, som fornægter miljø-, klima- og ressourcetruslerne?

    BioNyt nr. 134/135 beskriver livets opståen og udvikling. Læs her

    BioNyt nr. 133 beskriver religion ud fra en biologisk synsvinkel. Læs her

    Kilde til radioprogrammet: http://www.dr.dk/P1/menneskerogtro/udsendelser/2007/07/22165529.htm

    Posted i Biologi, Evolution, Livets udvikling, Menneskets afstamning, Religion | 7 kommentarer »

    Neanderthaleren og kreationisterne

    Sendt af Ole Terney ( webredaktør ) d. 26th juli 2007

    På blogsiden http://jesusnet.dk/index.php?special_id=21&svar_id=288 kan man læse følgende diskussion:

    "Spørgsmål:
    Hvor er Neanderthalernes plads i Guds plan? Er de skabte mennesker i Guds billede, som Cro Magnon jo må være? Eller er de dyr? Hvis de er mennesker, udgået fra Edens have, hvorfor er de så så forskellige fra os? Eller er videnskaben igen helt på afveje i forhold til de to arter?"

    Blogsiden bringer følgende svar på dette spørgsmål (som jeg vil kommentere længere nede på siden her):

    "Svar:
    Så vidt jeg er orienteret, så adskiller de fund vi kalder Neanderthalere sig ikke mere fra nulevende mennesker, end at en rimelig teori går ud på, at det er mennesker som os, der blot lider af en særlig knoglesygdom (jeg kan ikke lige huske hvad den hedder). Nulevende mennesker med denne sygdom får faktisk knogler af samme udseende. Ud fra dette, og ud fra hvor forskellige nulevende mennesker er, så ser jeg ikke noget problem i, at "neanderthalere" nedstammer fra de samme forfædre som du og jeg – ikke aberne, men Adam og Eva!

    Det er desværre mit indtryk, at meget af den videnskab der beskæftiger sig med menneskets oprindelse, i uhyggelig grad bygger på fantasi frem for fakta. Der kan brygges mange gode historier på lidt bensplinter, og jo mindre man ved, jo mere spillerum er der jo for fantasi og teorier! Det kan godt være, at det er at sætte det på spidsen, men det er i hvert fald mit personlige indtryk af dette forskningsfelt.  Jørgen Sejergaard "

    Min kommentar til :
    1) "Så vidt jeg er orienteret, så adskiller de fund vi kalder Neanderthalere sig ikke mere fra nulevende mennesker, end at en rimelig teori går ud på, at det er mennesker som os, der blot lider af en særlig knoglesygdom (jeg kan ikke lige huske hvad den hedder). Nulevende mennesker med denne sygdom får faktisk knogler af samme udseende" (Jørgen Sejergaard ).

    Mit svar til 1): Jo, studier af DNA i Neanderthalerne har vist, at de er en helt anden art. (se nærmere længere nede). De adskiller sig med hensyn til deres mitokondrie-DNA markant fra mennesket, selv om de er menneskets nærmeste slægtning. I øvrigt er der ikke tale om nogen knoglesygdom.

    Min kommentar til :
    2) "Ud fra dette, og ud fra hvor forskellige nulevende mennesker er, så ser jeg ikke noget problem i, at "neanderthalere" nedstammer fra de samme forfædre som du og jeg – ikke aberne, men Adam og Eva!  (Jørgen Sejergaard )"

    Mit svar til 2): Både mennesket, neanderthalerne, chimpanser og andre aber har fælles forfædre. Der var en fælles forfader til mennesket, neanderthaleren og chimpansen (for i størrelsesordenen 6 mill. år siden). Og der var en fælles forfader til mennesket og neanderthaleren (for i størrelsesordenen 0,5 mill. år siden). (se nedenfor). 

    Min kommentar til :
    3) "Det er desværre mit indtryk, at meget af den videnskab der beskæftiger sig med menneskets oprindelse, i uhyggelig grad bygger på fantasi frem for fakta. Der kan brygges mange gode historier på lidt bensplinter, og jo mindre man ved, jo mere spillerum er der jo for fantasi og teorier! Det kan godt være, at det er at sætte det på spidsen, men det er i hvert fald mit personlige indtryk af dette forskningsfelt. (Jørgen Sejergaard )"

    Mit svar til 3): Når der her tales om fantasi, er det lige omvendt: Det er kreationisterne, som "i uhyggelig grad" bruger fantasi og som forkaster fakta. Sætningen "jo mindre man ved, jo mere spillerum er der jo for fantasi og teorier" passer perfekt på kreationisterne. Nedenfor bringes mere om Neanderthalerne:

    Om måske bare to år kender vi ­neanderthal-menneskets genom. Man vil så kunne sammenligne med geno­met hos mennesket og chimpansen. Det vil give viden om, hvordan mennesket genetisk har udviklet sig igennem de seneste få hundredetusinder af år. Den fælles forfader for det moderne menneske og neanderthal-mennesket levede for ca. ½ mill. år siden.

    Man har fundet fossilrester af over 275 ­neanderthal-individer på over 70 lokaliteter, bl.a. i Tyskland, Rusland, Belgien, Frankrig, Italien og Spanien, men det var især et 38.000 år gammelt neandertal-fossil fra Kroatien, der gjorde det muligt at gennemføre de nye detaljerede analyser. Dette fossil var nemlig næsten helt fri for forurening med menneske-DNA. Tidligere anset for umuligt Det er uhyre vanskeligt at gennemføre en detaljeret analyse af meget gammelt arvemateriale, fordi DNA i tidens løb nedbrydes til småstykker på højst 100-200 basepar. Man har anset opgaven for at være umulig, men en ny metode blev opfundet, der gjorde det muligt. ­Forskerne har påvist ca. 1 million base­par i neanderthaler-DNA, og to forskergrupper har i 2006 publiceret vigtig information om neander­thal-DNA i henholdsvis Science og Nature(4841). Nærmeste slægtning til os Neanderthaleren er den uddøde hominid, som er nærmest beslægtet med det nulevende menneske. Hvis man kender neanderthaler-DNA’et kan man få at vide, hvorved mennesket er specielt.

    Det er 150 år siden, at man fandt det første neanderthaler-fossil. Det var i Neander­thal-dalen ved Feldhofer uden for Düsseldorf i Tyskland. Mange senere fund blev gjort, og man blev efterhånden klar over, at ­neanderthalerne fandtes i Europa og tilstødende dele af Asien for ca. 400.000 år siden og forsvandt for 24.000-28.000 år siden. I løbet af denne tid udviklede ­neanderthalerne morfologiske træk, som gjorde dem stadig mere forskellige fra forfædrene til det moderne menneske, som på denne tid udvikledes nede i Afrika. F.eks. har kraniet fra de senere Neanderthalere et fremtrædende midteransigt, og deres hjernekasser ­buler udad på siderne. De adskiller sig også fra det moderne menneske ved udformningen af kraniets basis, ved kæbernes form og i det indre øres opbygning.

    Det moderne menneske opstod i Afrika og spredte sig uden for Afrika for ca. 40.000-50.000 år siden. Det diskuteres stadig, hvordan de overtog scenen fra Neanderthalerne og andre samtidige hominider. Der er tidsmæssigt og stedmæssigt overlap i neanderthalernes udbredelse og det moderne menneskes udbredelse dengang, men der kendes ingen steder, hvor de levede samtidig på præcis samme sted. Men sent i neanderthalernes historie opstod der kulturelle træk, såsom kropsdekorationer, og måske skete det ved kulturmøder med det moderne menneske?(ref.4841,4898) Sekvensbestemmelse af DNA I 1997 sekvensbestemte man et område af mitokondrie-DNA’et fra en ­neanderthaler. Det pågældende mitokondrie-DNA var kendt for at være meget variabelt. Eftersom DNA’et var fra mitokondrierne, kan det kun være blevet nedarvet via mødre (idet sædceller ikke bringer deres mitokondrier ind i ægcellen). Det viste sig, at variationen hos dette ­mitokondrie-DNA fra Neanderthalere faldt uden for det variationsområde, som findes hos mennesket.

    Man har nu analyseret mitokondrie-DNA fra 11 forskellige fund af neanderthalere. Alle viste sig nærmere beslægtet med hinanden end med menneskets mitokondrie-DNA. Mitokondriestudierne gav følgende konklusion: Den moderne mennesketype (fra Cro-Magnon mennesket til nutidsmennesket) har ingen mito­kondrie-DNA-sekvenser fælles med neanderthalernes DNA-sekvenser.

    Det tyder stærkt på, at ingen neanderthal-kvinde bidrog med mitokondrie-DNA. Ingen neanderthalkvinde fødte en pige med et menneske som far. Denne konklusion vedrører dog kun et enkelt sted på mitokondrie-DNA’et. Det udelukker derfor ikke, at sådanne møder kan være sket. Men også andre studier tyder på, at hvis neander­thaleren overhovedet bidrog med arvemateriale, kan det kun have været i begrænset omfang. Nogle ting vil dog bedst kunne forklares, hvis der faktisk har været sex mellem mennesket og neanderthaleren: Nemlig visse SNP’ere (DNA med ”single nukleo­tid polymorfisme”, altså enkeltbase-variation) og påvisning af, at neanderthalerens X-kromosom afviger mere end neanderthalerens almindelige kromosomer: Det ville kunne forklares, hvis menneske-mænd har bidraget med gener. Flere sekvensanalyser vil kunne give et svar.

    Da menneskets genom og chimpansens geno­m blev kortlagt, viste det sig, at der er ca. 35 millioner nukleotidforskelle på mennesket og chimpanser. Snart vil også orangutan- og makakabe-geno­met være kendt. Forurenet DNA De fleste fossiler er forurenet med menneske-DNA, når de skal undersøges. Men nogle fossiler er bedre bevarede end andre: Dette viser sig ved, 1) at de indeholder mange aminosyrer, 2) at deres aminosyresammensætning tyder på, at det bevarede protein stammer fra kollagen, samt 3) at aminosyrerne har bevaret den for biologiske aminosyrer karakteristiske venstredrejende optiske evne (og ikke ved omlejring er blevet til en lige blanding [”racemisk” blanding] af højre og venstre aminosyrer).

    Analyserne Stykker af 100-200 mg væv fra ­neanderthal-knogler blev analyseret. Det fundne DNA blev opformeret med PCR-metoden (se BioNyt nr.72). DNA-sekvensen blev indsat i et plasmid, dvs. ringformet DNA. 100 eksemplarer af hver DNA-sekvens blev ”klonet”, dvs. opformeret i bakterier.

    Forureningen med menneske-DNA var ekstremt forskellig. Nogle franske og russiske neanderthalfund indeholdt 99% menneske-DNA i forhold til kun 1% neanderthal-DNA. Et ­neanderthalfossil fra Spanien inde­holdt 25% menneske-DNA i forhold til hele 75% neanderthal-DNA, og et fund fra Kroatien indeholdt kun 1-6% menneske-DNA i forhold til ikke mindre end 94-99% neander­thal-DNA! Dette var et fund, der var gjort i 1980 i Vindija-hulen i Kroatien. Disse knogler fra Kroatien har ifølge kulstof-14 analyse en alder på 38.310 år med en usikkerhed på plus eller minus 2130 år. Der kendes 14 knogler fra stedet i Kroatien. Knoglerne herfra er meget forskelligt bevaret – formentlig på grund af forskellig udsættelse for gennemsivende vand. Det meste af det DNA, som man finder på fossilerne, er fra de mikroorganismer, som har levet på dem. Men da man kan lave hundredetusinder af sekvensanalyser, kan man alligevel finde det neanderthal-DNA, som er til stede.

    Fra den bedst bevarede neanderthalknogle sekvensbestemte man 255.000 DNA-stumper med forskellig sekvens. Celler indeholder meget større mængde af mitokondrie-DNA end kerne-DNA. I det analyserede mitokondrie-DNA var der 34 steder, som kunne sammenlignes med mitokondrie-DNA fra chimpanser og mennesker. Blandt disse var der 14 steder, hvor neanderthal-DNA’et var identisk med chimpansens DNA. De øvrige 20 steder var forskellige fra både chimpansen og mennesket.

    Den bedst bevarede knogle af Kroatien-fundet var fra en neanderthaler-mand (der blev fundet rester af både X- og Y-kromosomet, altså var det en mand).

    Cirka 0,04% af neanderthal-DNA’et er kortlagt. Det betyder omvendt, at 99,96% stadig ikke er kortlagt.

    Man fandt 434 positioner, som var anderledes hos mennesket, men ens hos chimpanser og neanderthaler. Det tyder på, at disse ændringer kun er sket i menneskeliniens udvikling. Tilsvarende fandt man 3447 positioner, som var anderledes hos neanderthaleren, men ens hos chimpanser og mennesket. Det tyder på, at disse ændringer er sket særskilt i neanderthaler-liniens udvikling. (De fleste af afvigelserne på de 3477 positioner skyldes dog nok bare opståede fejl på grund af skader på DNA’et, og nogle kan være sekvensbestemmelsesfejl).

    De foreløbige sekvensdata tyder på, at ca. 8% (dvs. en trettende-del, 1/13) af de DNA-sekvensændringer, som er sket i menneskelinien, siden menneskeliniens fraspaltning fra chimpanselinien, er sket efter fraspaltningen af neanderthallinien.

    Fraspaltningen fra chimpanselinien er tidsmæssigt vurderet til at være sket for 6½ mill. år siden. (Ny dansk forskning har sat tallet til 4,1 mill. år). Hvis 6½ mill. år er korrekt, tyder det på, at neanderthal-linien fraspaltedes for under ½ mill. år siden (eftersom 13 gange kortere tid end 6½ mill år er 500.000 år). Hvis der regnes med tallet 4,1 mill. år for fraspaltningen fra chimpanselinien, er neanderthallinien fraspaltet for 315.000 år siden. Disse tal må nødvendigvis være usikre, fordi det præcise tidspunkt for chimpanseliniens fraspaltning er noget usikkert.

    Når man kender hele neanderthal-genomet vil man få at vide, hvilke dele af menneskets genom, som er ændret, efter at menneskelinien og neanderthallinien adskiltes. Det er blandt disse senere ændringer, at man skal finde forklaringen på, hvorfor mennesket er menneske. Den effektive populationsstørrelse Ud fra forskellene i generne inden for populationerne af mennesker, chimpanser og den kendte population af neanderthalere kan man sige noget om, hvor stor ”den effektive populations­størrelse” var. Det siger noget om, hvor få individer, der har været, da det gik dårligst for populationen. Menneskets effektive populationsstørrelse er i størrelsesordenen 10.000. Den effektive populationsstørrelse for chimpanser, gorillaer og orangutaner er i størrelsesordenen 20.000-40.000. Neanderthalerens effektive populationsstørrelse var i størrelsesordenen som hos mennesket, hvilket tyder på, at denne indsnævring af den effektive populationsstørrelse allerede skete før menneskets og neanderthalerens linier adskiltes. Måske var en lille effektiv popula­tionsstørrelse et typisk træk for mange grupper af slægten Homo – og måske forbundet med talrige udspredninger fra små grupper. Allerede Homo erectus havde formentlig genetiske eller kulturelle tilpasningsegenskaber, idet det nok var dette, som muliggjorde, at Homo erectus allerede for ca. 2 millioner år siden optrådte uden for Afrika(ref.4841). D arwin udgav sin bog om arternes oprindelse i 1859. Tre år tidligere havde minearbejdere i august 1856 fundet neander­thalknogler i et kalkbrud (i hulen Kleine Feldhofer Grotte) i Neanderdalen uden for Düsseldorf i det vestlige Tyskland. Dette var i virkeligheden det første indicium på, at ikke kun dyrene, men også mennesket havde gennemgået en evolution, men Darwin undlod at omtale neanderthalknoglerne, selv om han kendte til fundet.

    Man har naturligt troet, at neander­thalerne var slægtskabsmæssigt direkte forløbere for det moderne menneske. Men det har vist sig, at der samtidigt levede andre typer mennesker i Afrika, som var klart mere moderne end neanderthalerne, og dermed bedre kandidat til at være direkte forløbere for det moderne menneske. Neanderthalerne var en evolutionær blindgyde, med mindre de bidrog genetisk ved at have sex med mennesket, hvilket ikke er bevist, og hvis det er sket, er neander­thalernes gener atter forsvundet.

    Neanderthalerne levede i Europa, fra Gibraltar til Usbekistan i det vestlige Asien. Der levede så vidt vides ingen neanderthalere i Fjernøsten, det centrale Rusland eller Sibirien, og de levede heller ikke i Afrika. Deres samlede antal var næppe over 100.000 på noget tidspunkt. De levede i mellem­istiden, som kaldes Eem, og i den første del af Weichsel-istiden.

    Det er sandsynligt, at neanderthalerne nedstammer fra Homo heidelbergensis. Denne art opstod i Østafrika for ca. 600.000 år siden, og var vandret til Europa for ca. 500.000 år siden ifølge fund her. I Europa var de på grund af Middelhavet isoleret genetisk fra deres slægtninge i Afrika. Det smalle stræde ved Gibraltar var umuligt at krydse på grund af stærke strømme, og geografisk isolation medfører evolutionær udvikling i en ny retning.

    300.000 år gamle fund af Homo heidelbergensis fra Europa viser klare tegn på at være før-neanderthalere. Der var flere istider (hele to istider mellem for 400.000 og for 130.000 år siden), og de periodevise nedisninger medførte geografisk isolation af Europa: Neanderthalernes forfædre var således mod nord begrænset af kold tundra og gletschere, og mod syd begrænset af Middelhavet og Alpernes gletschere. Mod vest var de naturligvis begrænset af Atlanterhavet, og mod øst var de bl.a. begrænset af en voldsom forøgelse af udstrækningen af det Kaspiske hav og Sortehavet. I perioder var der kun et tåleligt klima i et smalt bælte på 100 km vandret gennem Europa et stykke nord for Alperne. Under disse forhold udvikledes neanderthalmennesket, – tilpasset anatomisk til ekstrem kulde. Deres foretrukne byttedyr var vildoksen, som de jagede med spyd, ikke ved at kaste, men ved at stikke det i dyret fra kort afstand(ref.4898). Neanderthalmennesket havde ikke nutidsmenneskets højde, men vejede dog i gennemsnit 25% mere, og spiste dobbelt så mange kalorier som et hårdtarbejdende nutidsmenneske, især på grund af kulden og de anstrengende jagter, som iøvrigt ofte medførte knoglebrud. Deres liv var præget af rutine, forudsigelighed og ringe mobilitet. I begyndelsen af den sidste istid, for ca. 75.000 år siden, er nogle af Europas neanderthalere dog formentlig vandret mod øst og syd, til vestasien og mellemøsten. Men dels indhentede istiden dem, dels mødte de det moderne menneske i form af Cro-Magnon mennesket (Homo sapiens), som var langt bedre til at planlægge og forudsige udfaldet af begivenheder, og som ved hjælp af ­religion havde bedre gruppesammenhold (BioNyt nr.133).

    Cro-Magnon mennesket havde højere pande, var kreative, opfandt hele tiden bedre og mere effektive redskaber og udnyttede ressourcerne mere effektivt. De var mere mobile, og opdelt i store stammer, som mødtes og udvekslede ideer. Undertiden hentede de materialer til deres redskaber langvejs fra. De lærte at fange laks og rensdyr(ref.4898).

    Neanderthalerne blev efterhånden reduceret til smågrupper på 20-25 individer. Det første sted, hvorfra de uddøde, var i Sydfrankrig, netop hvor koncentrationen af Cro-Magnon mennesket var størst. Det skete for ca. 35.000 år siden. De overlevede længere tid på den spanske halvø, hvorfra de blev trængt mod Gibraltar. I Gorham’s Cave på Gibraltar har man fundet neanderthalredskaber, som kun er 28.000 år gamle (måske kun 24.000 år gamle). Det er det sidste spor efter neanderthalerne. Men de overlevede trods alt i ikke mindre end 150.000 år, og dette var under istidernes barske klima. Hvor længe vil det politiske nutidsmenneske overleve?

    Man har undersøgt mitokondrie-DNA fra syv fund af tidlige Cro-Magnon mennesker og påvist, at det helt ligner DNA fra nutidsmennesket. Derimod er der ikke fundet sekvenser af neander­thal-DNA i Cro-Magnon-fossilerne, og heller ikke i nutidsmennesker. Kreationister, som jo ikke vil tro på evolutionen, hævder, at neanderthalerne bare var almindelige mennesker(4897), men de var altså deres helt egen art, Homo neanderthalensis.

    Det er omkring 1000 menneskegenerationer siden, at der stadig levede neanderthalere på samme tid som vore forfædre. Det er ikke så længe siden, skriver speciallægen Peter K.A. Jensen, forfatter til den velskrevne bog Menneskets oprindelse og udvikling (Gyldendal 2005).

    I maj 2006 meddelte Svante Pääbo og medarbejdere på et Cold Spring Harbor møde i New York, at de nu også havde udvundet kerne-DNA fra neanderthal-knogler, og der er nu lavet et The Neandertal Genome Project.

    Til studiet af DNA fra neander­thalerne benyttede Svante Pääbo og kolleger fra Max-Planck Instituttet for evolutionær antropologi i Leipzig en teknik, som kaldes pyro­-sekventering. Metoden er 100 gange mere effektiv end traditionelle metoder. Pyro-sekventering indledes med, at materialet opdeles i mindre stykker, og det er derfor ikke et problem, at udgangsmaterialet i forvejen består af korte sekvenser. Metoden er tidligere blevet anvendt til at bestemme geno­met for uddøde mammutter ved at sammenligne med elefantgenomet.

    Edward Rubin fra Lawrence Berkeley National Laboratory var leder af den gruppe, som publicerede i Science. De anvendte en anden metode til analyse af 65.350 basepar af neanderthal-DNA, nemlig en såkaldt meta-genomisk metode. Forskellen mellem de to metoder kan kort forklares ved, at pyro-sekventering finder frem til store dele af arvematerialet, hvorimod den meta-genomiske metode er mere fokuseret. Begge metoder har deres berettigelse afhængigt af, hvilke spørgsmål, man ønsker at besvare.

    Svante Pääbo’s gruppe har taget hul på et omfattende toårigt projekt, der skal finde frem til det fulde neandertal-genom med dets i alt ca. tre milliarder basepar(Kilde 4792), dvs. 3000 gange mere, end man kender af genomet i dag. Man har nu brugbare metoder til at foretage denne kortlægning og tilstrækkeligt med neanderthal-fossiler at bruge af.

    Ole Terney

    (Kildenumrene kan findes på www.bionyt.dk/137)

    Posted i Aber, Biologi, Debat, Evolution, Livets udvikling, Menneskets afstamning, Religion, primater | 0 kommentarer »

    Jordens udvikling

    Sendt af Ole Terney ( webredaktør ) d. 11th juli 2007

    TV-udsendelse på National Geographic 10. juli 2007 omkr. kl. 23.

    I den tidlige Jords indre dannedes en flydende jernkerne. Denne jernkerne, der roterede med Jordens rotation, medførte magnetiske kræfter omkring Jorden, som afbøjede solvinden. Det medførte, at atmosfæren ikke mistedes (som på Mars). Jorden mister ganske vist hele tiden lidt atmosfære, men det sker så langsomt, at Solen vil være holdt op med at skinne lang tid før der ikke er mere atmosfære tilbage.

    En kvindelig forsker, Robin Canup, har lavet en computersimulering af den kollision, som menes at have frembragt månen. Den planet, som kolliderede med Jorden, kom i en 45 graders vinkel med en hastighed på 11 km i sekundet ifølge simuleringen, og den fremmede planet må have fyldt hele himlen. Sammenstødet var så kraftigt, at hele Jorden smeltede. Der blev slynget meget masse ud i rummet, og en klump af dette samlede sig og blev så stor, at den tiltrak mere af denne frigjorte masse. Noget blev tiltrukket tilbage til Jorden, men månen var derved blevet skabt. Månen var 15 gange tættere på Jorden og 15 gange større på himlen, da den blev dannet.

    Kollisionen kan have tippet Jorden. Den ændrede Jordakse kan have medført sæsonerne, altså årstiderne. Liv kunne være dannet på Jorden uden årstiderne, men det ville have være et meget andet liv.

    Tidevandskræfterne var dengang meget kraftigere end i dag på grund af, at månen var så meget tættere på Jorden.

    For 4,5 mia. år siden var der ikke vand på Jorden. Der er nu 1,4 mia. liter vand (?) på Jorden. Dengang var der ikke vand i solsystemet i nærheden af Jorden, eftersom det var for varmt så tæt ved solen. Det nærmeste vand i solsystemet var over 257 mill. km borte (?), nemlig i det ydre asteroidebælte.

    Man har længe antaget, at vandet blev bragt til Jorden med kometerne. Man har studeret vandindholdet i 3 kometer, og der blev fundet meget vand, da Deep Impact blev skudt op mod en ankommende komet og ramte den med et pletskud. Men de hidtil analyserede tre kometer viser alle, at det vand, som de indeholder, ikke er som vandet i Jordens have!

    Forskerne er derfor nu kommet frem med en ny idé om oprindelsen af vandet på Jorden. Nemlig at vandet stammer fra meteoritter fra det ydre asteroidebælte.

    Den 18. januar 2000 faldt en meteorit ned over Vestcanada. Meteornedslaget blev set af mange mennesker, og der blev taget billeder af dampspor, som denne meteor dannede på himlen under nedslaget. Meteoritten faldt i sne på den tilfrossede Tagish-sø i British Columbia. For forskerne er dette den bedste meteorit, som er faldet på Jorden, fordi man fandt den hurtigt efter nedslaget. Michael Zolensky fortæller, at meteoren har et indre af sort ler, nærmest som havejord, og at der er vand bundet i dette ler. Der er faktisk 20% vand i leret fra denne meteorit! Meteoren kom fra det ydre asteroidebælte, og jo længere væk meteoritterne er fra solen, jo mere vand vil de indeholde. Den kraftige tiltrækningskraft fra kæmpeplaneten Jupiter betyder, at mange meteoritbaner, som oprindelig var mere cirkulære, har fået elliptiske baner, som før eller senere vil kunne ramme Jorden. Ifølge den nye teori er vandet på Jorden blevet tilført med sådanne meteoritter, som frigjorde deres vandindhold, da de knustes mod Jorden. Det var det, som folk i Canada kunne se som et skyspor på himlen efter meteoritten, og det var det som i sin tid dannede havene på Jorden.

    Stephen Mojzsis fra Boulder Universitet har påvist zirkon-mineraler i meget gamle bjergarter. Han har kunnet påvise, at disse zirkoner må være dannet, da der var vand til stede på Jorden. Eftersom man har kunnet bestemme alderen af zirkonerne til 4,4 mia. år, må der være blevet dannet vand på mindre end 150 mill. år efter Jordens dannelse. (På et ur, hvor 12 timer svarer til hele Jordens levetid, er dette 25 min. efter Jordens dannelse).

    Atmosfæren var tykkere dengang. Himlen var derfor rød. Vandet indeholdt opløst jern, og vandet må derfor have været grønt.

    Temperaturen kan have været 93 grader Celsius, da der var kommet vand på Jorden. Atmosfæren bestod bl.a. af kvælstof, kuldioxid og methan. Der var intet ilt i atmosfæren.

    Martin van Kranendonk var studeret et af de kun to steder på Jorden, hvor der er nulevende stromatolitter, nemlig Shark Shore i Australien. På dette sted ligger en del af stromatolit-strukturerne over havoverfladen. Det skyldes, at stromatolitterne her blev etableret for 10.000 år siden (mod slutningen af den sidste istid), hvor havniveauet var højere end i nutiden, fordi ismasserne lige var smeltet.

    I Shark Shore danner stromatolitterne to forskellige former, dels korte søjler og dels flade bakteriemåtter.  Disse strukturer dannes af cyanobakterier, som omdanner kuldioxid til ilt.

    I Pilbara-klippeformationerne i det nordlige Australien  findes 3,5 mia. år gamle fossiler af stromatolitter. Det er altså de nulevende stromatolitters forfædre. Stedet hemmeligholdes for at bevare det for forskerne. Disse stromatolitter levede 1 mia. år efter Jordens dannelse (svarende til 20 minutter på uret, hvor 12 timer svarer til Jordens alder).

    I lang tid øgedes iltkoncentrationen ikke i atmosfæren, selv om cyanobakterierne dannede ilt. Det skyldtes, at havenes opløste jern indfangede ilten og blev til rust. Havene skiftede altså måske farve fra grønt til rødt. Men rusten blev aflejret på havbunden, og ved Karijni i Australien kan man se resultatet – i form af båndede jernsedimenter, der er 2,5 mia. år gamle. Man har regnet ud, at der er blevet bundet 20 gange mere ilt end den iltmængde, der i dag er i atmosfæren.

    Målt på døgnuret, hvor 12 timer svarer til Jordens alder, dannedes Jorden i løbet af de første 8 minutter, vand dannedes efter 25 minutter og det opløste jern var væk efter 4,5 timer.

    Iltkoncentrationen øgedes for 2,5 mia. år siden, og fortsatte med at stige i 2 mia. år. For ca. 500 mill. år siden var iltniveauet i atmosfæren nogenlunde som i nutiden, og nok til at dyr kunne dannes. Dette tidspunkt svarer til 11 timer på uret, hvor 12 timer svarer til Jordens alder.

    Dinosaurerne dannedes 37 minutter i tolv, og en katastrofe, som udryddede dinosaurerne indtraf 10 minutter i tolv. Mennesket opstod 19 sekunder i klokken tolv. 

    Posted i Biologi, Geologi, Jordens dannelse, Livets udvikling | 1 kommentar »