Mennesket, evolusjon og mat

   Landskapet på Jorden er i dag dominert av landbruk, og det er få steder som er basert på gammel jeger-samler-strategi. Landbruket startet for ca. 12.000 år siden med domestisering av dyr og planter.  De siste tiårene har det blitt 1 milliard flere mennesker ca. hvert 12. år. Grunnlaget for denne enorme økningen i populasjonen av den meget ressurskrevende arten Homo sapiens (det vise menneske, den tredje sjimpansen) er mekanisering av landbruket, pesticider, kunstgjødselirrigasjon, samt kunstig seleksjon av nytteplanter (kultivarer) og husdyr basert på darwinisme ,  Mendels erter og  Mendels genetikk .

Imidlertid ligger det i kjølvannet av økt matproduksjon destruert regnskog og dens arter med dyrking av soyabønner, plantasjer med oljepalmer for produksjon av palmeolje, eukalyptusplantasjer, dyrking av mais og sukkerrør for å produsere biodrivstoff. Norge er fremdeles myrområder truet av oppdyrking, urskog finnes knapt, og ethvert rovdyr som er trussel mot husdyrbruk må drepes.  I den rikere del av verden har økologisk land- og hagebruk fått mange tilhengere.

Det er knyttet eierrettigheter og store kommersielle interesser til utviklingen av nye sorter av husdyr eller planter. Ved bl.a. Det internasjonale risforskningsinstituttet (IRRI) på Filippinene; Det internasjonale mais- og hveteforedlingssenteret i Mexico og Det internasjonale potetsenteret i Peru drives det kunstig seleksjon av høytytende arter. Hønseavl har gitt raser en rekke hønseraser innen verpehøns til eggproduksjon (Leghorn (hvit italiener)), kjøtthøns, og dverghøns. Innen  kyllingopprett er det krysset fram hurtigvoksende raser som Ross 308, samt Ross Rowan Rowan Ranger, og Hubbard JA57 Colour yield inne økologisk kyllingproduksjon.  Ved domestiseringen av laks til havbruk benyttet man erfaringen fra avl av husdyr. I Norge driver Graminor AS foredling av plantesorter, Geno SA med avl av Norsk Rødt Fe, Nordsvin med griseavl, Norsk sau og geit med sau- og geiteavl, samt AquaGen avl av laksefisk.  

Brokkoli, blomkål, spisskål, hodekål, rosenkål, og grønnkål er alle foredlet fram fra felles opphav i Brassica oleracea. Det en stor industri med internasjonale selskaper med bl.a.  Monsanto som driver utvikling av hannsterile planter og  plantehybrider (F1-hybrider) med krysning av foreldrelinjer med gode egenskaper. Vegetativ formering og podingsteknikker sikret oppformering av planter med ønskede egenskaper, samt planter som ikke kan formeres via frø bl.a. triploid banan, tetraploid potet, podete frukttrær og podet vindrue. Sammen med meget energikrevende produksjon av kunstgjødsel, et mekanisert landbruk basert på fossilt drivstoff, kunstig vanning eller nok nedbør, samt sprøytemidler som beskytter plantene mot sopp og insektsangrep, ga dette betydelige avlingsøkninger på et i utgangspunkt begrenset jordbruksareal.   I tillegg drives det utstrakt krysning med kunstig inseminasjon og utvalg av alle former for høytytende husdyr, fugl og fisk som gir kjøtt og/eller melkeprodukter. I løpet av foredlingsarbeid de siste ca. 6000 år som startet mellom de to store elvene i Mesopotamia, men som skjøt virkelig fart etter at mennesket forstod hvordan evolusjonsprosessen virker med fundament i  Darwins og Mendels fundamentale oppdagelser.

 

Noe av grunnlaget for Darwins evolusjonslære var det han så i den store variasjonen av husdyr og dyrkete planter. Charles Darwin skrev i første kapittel av Arternes oprindelse  ved kvalitetsvalg eller ved de heldigst stillede formers sejr i kampen for tilværelsen, utgitt ifm.  feiringen av Darwins 100-årsjubileum i Danmark i 1909, en feiring det var lite av i Norge:

 

Varieringens Aarsager. Naar man blandt de Dyr og Planter, der længe har været Genstand for Menneskets Omsorg, sammenligner Individer af samme Varietet eller Undervarietet, bliver man straks slaaet af den Omstændighed, at de er langt forskjelligere indbyrdes, end Individer af Arter eller Varieteter i den fri Natur er det. Tager vi nu i Betraktning hvor forskjelligartede de Dyr og Planter er, som Mennesket har taget i sin Tjeneste, at de har varieret til alle Tider under alle Klimater og alskens Behandling, nødes vi til den Slutning, at dette kommer af, at disse Dyr og Planter er bleven opelskede under Livsbetingelser, der ikke er ganske de samme og ikke saa ensartede som de, hvorunder deres Stamarter har levet i den fri Natur. s. 11.

Darwin hadde holdt omtrent alle hønserasene som var kjent i England, han krysset dem og undersøkte skjelettene deres og kom til konklusjonen: alle høns er etterkommere etter den ville indiske høne (Gallus bankiva). Han gikk nøye gjennom forskjeller og likheter mellom alle duerasene. Skjønt den store variasjon i nebbform og skjelett hos duerasene kommer han til konklusjonen: alle nedstammer fra en art, klippeduen (Columba livia).  Han mente at alle hunderasene kommer fra en felles stamart, og at forskjellene mellom hunderasene skyldes foredlingen. Slik gikk han gjennom alle husdyrrasene som var kjent: sauer, geiter, hester, og kveg. Darwin viser til at egenskapene til de foredlete rasene ikke er spesielt tjenlig for dyret eller planten selv, men er tilpasset menneskets nytte og smak. Darwin observerte hvordan oppdrettere og gartnere betraktet dyr og planter som en plastisk masse som de kunne forme med krysninger, og dyr med et godt stamtre kunne oppnå høy pris. I kjøkkenhagen og blomsterbedet gjorde Darwin de samme betraktningene over bærbusker, frukttrær (pærer, epler), jordbær, grønnsaker (bønner, erter, mais) og prydblomster (roser, stemorsblom, pelargonier, georginer, Fuchsia, Rhododendron, petunia, tøffelblomst m.fl.), variasjoner i form som resultat av planmessige krysninger og rasevalg, med utgangspunkt en stamform. Darwin påpekte hvordan avkommet etter den første krysningen hos planter kunne få forbedrete egenskaper (hybridstyrke), men i de videre generasjoner tapes disse egenskapene (innavlsdepresjon). Hybridene eller bastardene etter en krysning kunne også være sterile (eselhingst krysset med hestehoppe, eller hestehingst krysset med eselhoppe). Darwin viste også til eksperimenter med krysning mellom høns og hønsehybrider kunne gi egg med uutviklede kyllingembryoer, men hvis de var utviklet klarte ikke kyllingene å hakke seg ut av egget.  Med dette som basis gikk Darwin videre til å studere variasjon av dyr og planter i vill tilstand, definerte begrepene Kampen for tilværelsen (et brep fra Spencer), individantallets geometriske stigning, kvalitetsvalget som samler og bevarer tjenlige variasjoner under de gjeldende livsbetingelser, samt parringsvalget. Han drøftet hvorfor en stamform kunne leve side om side med sin varietet. Hvordan en art kunne bli adaptatert til forskjellige vekstforhold og klima. Fiskens svømmeblære brukte Darwin som eksempel på hvordan et organ som har funksjonen oppdrift i vannet kunne utvikles et annet organ, lunger, som har funksjon i åndedrett på land.  Svømmeblæren hos fisk er homolog med lungene hos virveldyrene. Våre lunger nedstammer fra en gammel stamform som hadde svømmeblære. Gjellene har forsvunnet på høyere virveldyr, men på fosterstadiet kan man se gjellespaltene på siden av halsen.  På Darwins tid hadde man lite fossilt materiale fra planter og dyr, og Darwin var oppmerksom på mangelen på overgangsformer i de geologiske formasjonene, men mange av disse fossile overgangsformene er nå funnet og vil bli funnet etter hvert som utgravningene fortsetter. Darwins reise med Beagle ga et godt grunnlag for kunnskap om artenes geografiske utbredelse, om mangelen på padder og landpattedyr på øyer langt til havs, om slektskap mellom arter på øyer og de tilsvarende artene på fastlandet innenfor.

 

I boka Menneskets avstamning og parringsvalget redegjorde Charles Darwin for menneskeslektens opprinnelse, "mennesket som en modifisert etterkommer av en tidligere eksisterende form". Menneskets legemsform er bygget på samme måte som andre primater og pattedyr. For alle beina i menneskeskjellettet og for indre organer, blodårer og nerver viste Darwin til tilsvarende finnes hos aper, flaggermus og sel.  Patogener, parasitter og innvollsormer som plager mennesket tilhører de samme slekter og arter som infekterer dyr.

   Hos de første menneskene var hovedføden frukt, bær, nøtter, stivelsesholdige røtter og jordstengler, insekter, marine dyr i strandsonen, samt dyr fanget ved jakt, et kosthold basert på mye protein og fett, og forholdsvis lite karbohydrater. Evolusjonære betraktninger blir i dag tatt i bruk når man skal vurdere hvilket kosthold det moderne menneske er best tilpasset.  Kinin  fra kinabarktreet i Sør-Amerika ble et viktig middel for å kunne innta områder med mye malaria. Sigdcelleanemi ble selektert i malariaområder i Sentral-Afrika. Europeerne har et gen som lager enzym slik at vi kan nedbryte melkesukker. Det ga grunnlag for husdyrbruk hvor melk og melkeprodukter ble et viktig bidrag til ernæringen. 

   Det er forholdsvis få plantearter, kulturplanter,  som danner grunnlaget for vår eksistens og før oppdagelsesreisene var det dominerende matplanter på de forskjellige kontinentene:

Afrika: Sorghum (durrah), hirse (millet), afrikansk ris (Oryza glaberrima) og vannmelon, yam, kuert (cowpea), oljepalme, teff og hirse

Sør-Øst Asia: Banan, sukkerør, kokosnøtt, taro, ris, soyabønne, hirse, citrus, pære, fersken, agurk, sesam

Sør-Amerika: potet, tomat, jordnøtt, bønner, linser, mais, avocado, chili, bomull, maniok, ananas, squash, søtpotet, yam.

Den nære Østen og middelhavsområdet:  Emmerhvete, einkornhvete, bygg, linser, erter, dadler, vindruer, viken, oliven, mandel, salat, løk, reddik

Europa: rug og raps.

   Fra delta-C13-forholdet  (δ 13C-forholdet)  i fossile bein er det mulig å avgjøre om plantekosten bestod av mais og savannegress (C4-planter) eller C3-planter.

   Menneskets hjerne inneholder mye fett, og en fettrik ernæring var nødvendig for videre utvikling av hjernen. Karbohydrater til energi, protein til oppbygging av kroppen, vitaminer, mineraler og andre livsnødvendige stoffer får vi fra dyr og planter. Hvete, ris, mais, samt de andre kornslagene, belgvekster, frukt, samt poteter og andre stivelsesrike knoller fra et svært effektivt land- og hagebruk holder i dag liv i Jordens befolkning.  

DNA-markørsystemer

Det er flere eksempler på svindel tilknyttet industriell matproduksjon, hvor den eller de artene som danner basis for maten er noe helt annet enn det som står på varedeklarasjonen. Stadig mer raffinerte, billige, superraske og effektive sekvenseringsmetoder blir utviklet.  For å kunne studere det molekylære grunnlaget for evolusjonen ble det tidligere  "i gamle dager" brukt enzymvarianter, alloenzymer (allozymer).  Allozymene skyldes allelvarianter fra samme locus og enzymene blir atskilt med stivelsesgelelektroforese hvor proteinene vandrer med forskjellig hastighet i et elektrisk felt. Elektroforesen skjer kaldt under ikke-denaturerende betingelser slik at enzymaktiviteten beholdes etter elektroforesen. Deretter tilsettes substrater for enzymet koblet til en fargereaksjon slik at man kan observere enzymene på gelen. Allozymene blir imidlertid ofte bare uttrykt i noen typer ved, mens DNA finnes i alle cellevev, og det er i dag  DNA- teknikkene som dominerer Ingen markør er ideel til alle formål. DNA bærer med seg den arvelige informasjonen fra generasjon til generasjon.

    Bakteriofager (bakterievirus) kan bare vokse i noen bakterier og de resistente bakteriestammene har enzymer som bryter ned DNA eller RNA fra bakteriofagene. Meselson og Yan oppdaget i 1968 restriksjonsendonukleasene (restriksjonsenzymer) som kutter DNA på spesifikke steder. Det finnes mer enn 3500 forskjellige restriksjonsenzymer og disse enzymene danner grunnlaget for de molekylærbiologiske teknikkene som benyttes til å studere evolusjonen. Grunnlaget for PCR-teknikken (polymerase kjedereaksjon, hvor små mengder DNA oppkopieres)  er varmestabil DNA-polymerase (Taq-polymerase) fra Thermus aquaticus som ble isolert fra varme kilder i Yellowstone nasjonalpark. 

   Første trinn er å isolere og ekstrahere DNA fra biologisk materiale. Cellevevet knuses og blandes med et såpestoff, detergent, som løser opp de fettaktige membranene og det tilsettes stoffer (fenol, kloroform) som koagulerer proteiner. DNA kan felles ut med etanol og isoleres ved sentrifugering. Ved restriksjonsfragmentlengdepolymorfi (RFLP) kuttes DNA i fragmenter vha. restriksjonsenzymer og de oppkuttete sekvensene finnes igjen etter gelelektroforese ved hybridisering med spesifikke prober. Størrelsen på DNA-fragmentene sammenlignes etter kutting. I tillegg til enkeltbasepolymorfier finnes hypervariable regioner i genomet med loci med variablet antall tandemrepeterte nukleotidsekvenser (VNTR - "Variable Number Tandem Repeats") . Forskjellige deler av genomet benyttes til DNA-fingerprinting (DNA-fingeravtrykk, barkoding) som er et spesifikt unikt DNA-avtrykk eller DNA-profil hvor man opererer med sannsynligheter for at to individer er like eller ikke. . ITS-sekvenser er internt transkriberte spacere i RNA, kan oppformeres med PCR, deretter sekvensert og benyttet til fylogenetiske studier.

  Etter hvert har bruk av  hypervariable minisatelitter (2-4 nukleotider blir repetert) erstattet  bruken av mikrosatelitter. To til fem baser blir repetert og kan bestå av flere hundre kopier. Kan identifiseres ved å klone DNA-fragmenter inn i en kloningsvektor f.eks.  BAC ("Bacterial artificial chromosome"), bestemme hvilke BAC som bærer fragmentene ved Southern hybridisering og deretter sekvensere flankene.  Mikrosatelitter består av tandemrepeterte sekvenser med opptil 20 basepar.

Randomisert amplifisert polymorfe DNA (RAPD) hvor PCR blir brukt til å mangfoldiggjøre (amplifisere) ukjente nukleotidsekvenser. DNA som skal undersøkes blir blandet med korte syntetiske DNA-primere ( ca. 10 oligonukleotider), dNTP og Taq-polymerase. DNA-trådene atskilles ved oppvaring og DNA-primere blir hybridisert til komplementære DNA-sekvenser. Etter flere sykler med oppvarming og avkjøling blir  utvalgte deler av DNA oppformert, og kan deretter atskilles ved elektroforese.

Undersøkelse av mikrosatelitter  hvor det brukes primere som binder seg til flanker på kjente sekvenser.

     Mitokondrie-DNA (mtDNA) er sirkulært, har en hypervariabel region og kan benyttes til genetiske og evolusjonære studier. Det samme gjelder kloroplast-DNA i planter. Til forskjell fra kjerne-DNA finnes mitokondrie-DNA og kloroplast-DNA i mange kopier per celle.

Teksten er hentet fra Evolusjon

Tilbake til hovedside

Publisert 21. jan. 2019 10:35 - Sist endret 21. jan. 2019 11:58