Evolusjon som en organisk vekstprosess

Kan evolusjonen betraktes som en organisk vekstprosess? Biologen Louis Bolk fremsatte en slik teori på 1920-tallet. Og nyere genforskning viser nå at organismen følger det samme vekstmønsteret i evolusjonen som hos individet. Mer spesifikt har den vist at evolusjonen uttrykker en tidsforskyvning i utviklingen av hode, torso og lemmer, som tilsvarer det vi finner i individets utvikling. Deler av denne artikkelen er bearbeidet materiale fra min bok Evolusjonens kilder (2017).

Av Trond Skaftnesmo. Forfatter, naturforvalter (NMBU) og filosof

Som alle vet er hodet til en voksen høne (og fugler generelt) svært lite sammenlignet med kroppen. Tidlig i kyllingens fosterutvikling dominerer hodet imidlertid så mye at det utgjør nær halvparten av kroppsmassen. Øyet alene er omtrent på størrelse med lemmene. Generelt utvikler alle virveldyr seg «fra hode til fot». Utviklingen av de ulike kroppsdelene skjer altså ikke i samme hastighet; det foreligger en «heterokroni» (tidsforskyvning) – grovt sett i rekkefølgen: hode > torso > lemmer.

En makrokosmisk organisme

Det vi vet helt sikkert er at ontogenesen (utviklingen av den individuelle organismen) er målrettet. Alle flercellede organismer starter utviklingen med en relativt enkel og enhetlig form. Deretter følger en vekst og formforvandling, som følger helt bestemte stadier frem til den utvokste skikkelsen. Skjønt tilfeldigheter avgjort kan spille inn i så vel arv som miljø, og skjønt organismen likedan er underlagt kjemiske og fysiske lovers nødvendighet, er slike faktorer utilstrekkelige – ja, irrelevante – for å forklare utviklingen fra egg til voksen. Det er i dag anerkjent at utviklingen krever en tredje faktor ut over tilfeldighet og nødvendighet. Med en abstrakt term kalles den informasjon.

En slik innsikt fører naturlig til spørsmålet om også fylogenesen (artenes utvikling gjennom tidene; evolusjonen) er ledet av informasjon og altså målrettet. Sentralt i Darwins evolusjonslære (1859) sto imidlertid påstanden om at evolusjonens vesentlige drivkrefter er tilfeldige arvelige variasjoner og naturlig utvalg. Dersom det i alt vesentlig er disse mekanismene som driver evolusjonen, er den et resultat av blinde faktorers samspill, av tilfeldighet og nødvendighet.

Den hollandske anatomen Louis Bolk (1866-1930) anerkjente de darwinistiske mekanismene som virksomme faktorer i evolusjonen. Men han anerkjente dem ikke som en forklaring på evolusjonen, like lite som han kunne anerkjenne tilfeldighet og nødvendighet som en forklaring på individets utvikling. I 1926 gav Bolk følgende oppsummering av sitt syn på evolusjonen:

«For meg er evolusjonen ikke et resultat, men et prinsipp. Evolusjon er for den samlede helheten av organisert natur det som vekst er for individet. Evolusjon, som vekst, er utsatt for innflytelsen av ytre faktorer som modifiserer formene, men aldri skaper dem. Jeg tror at essensen av evolusjonen som sådan fortsatt unngår vår analyse, fordi evolusjon er en funksjon av livet som et hele snarere enn av individuelle organismer. Totaliteten av liv danner en organisme som har sine egne lover for vekst og differensiering. Hva vi kaller evolusjon er differensieringen, slik den manifesterer seg i denne makrokosmiske organismen» (etter Verhulst, 2003:45).

Hvis livet som helhet er en «makrokosmisk organisme» slik Bolk foreslår, skulle vi forvente et visst samsvar mellom utviklingen av denne organismen (evolusjonen) og den individuelle organismen. Bolk selv forfulgte ikke dette sporet videre, men tanken har dukket opp gang på gang i evolusjonsbiologiens historie. Ernst Haeckel (1834-1919) formulerte grunntanken aforistisk i det han kalte «den biogenetiske grunnloven»: Ontogenesen rekapitulerer fylogenesen [i].

 

Heterokroni-prinsippet

Finnes det noen påfallende grunntrekk ved ontogenesen som kunne være egnet for å utprøve denne hypotesen? Det finnes i hvert fall ett slikt grunntrekk, som preger alle virveldyrs utvikling, nemlig det såkalte heterokroni-prinsippet. I fig. 1 er det illustrert ved utviklingen av et kyllingfoster.

Figur 1: Et kyllingfoster. Hodet er fortsatt den dominerende delen av kroppen.

Fra Jenny (1954).

 

Som alle vet er hodet til en voksen høne (og fugler generelt) svært lite sammenlignet med kroppen. Tidlig i kyllingens fosterutvikling dominerer hodet imidlertid så mye at det utgjør nær halvparten av kroppsmassen. Øyet alene er omtrent på størrelse med lemmene. Generelt utvikler alle virveldyr seg «fra hode til fot». Utviklingen av de ulike kroppsdelene skjer altså ikke i samme hastighet; det foreligger en «heterokroni» (tidsforskyvning) – grovt sett i rekkefølgen: hode > torso > lemmer.

Dette blir enda klarere hvis vi ser på menneskets utvikling (fig. 2).

Figur 2: Utviklingen går fra hode til fot.  Fra venstre: 2 måneders foster;

3 måneders foster; nyfødt; 2 år; 6 år; 12 år; 24 år. Fra Husemann, 1993:36.

Når vi går nedover i fossilrekken kommer vi til organismer som lever mindre avsondret fra sitt miljø enn pattedyrene. Vi finner her organismer som funksjonelt sett har deler av sin organisme ute i omgivelsene. Dette er umiddelbart slående med enkelte parasitter, som f.eks. bendelormen, som kan avstå fra å utvikle et eget fordøyelsessystem, idet den snylter på vertsdyrets fordøyelse.

I første fase utgjør hodet halve kroppslengden, mens beina kun utgjør 1/8. Hos den voksne er forholdet blitt omvendt. Vi ser også at armene ennå ved fødselen er lengre enn beina. Utviklingen følger ikke bare rekkefølgen hode > torso > lemmer, men det skjer også en «innhentingsvekst» (såkalt hypermorfose), der de deler av kroppen som utvikles sist blir relativt større enn de som utvikles først. Med en liten omskriving av et kjent bibelord, kan det kalles prinsippet om at «de siste skal bli de største». [ii]

Vi skal her imidlertid konsentrere oss om heterokronien, altså tidsforskyvningen i kroppsutviklingen. Den er dyptgående og grunnleggende, idet den ikke bare gjelder den synlige anatomien, men også viser seg i den fysiologiske utviklingen. Kort fortalt speiler den utviklingen av den trehetlige organismen, med nervesansesystemet (hode), det rytmiske system (bryst) og det metabolske system (buk og lemmer). Wolfgang Schad (1986:18) viser til at barnets nervesansesystem tidlig er såpass utviklet at fødselen for den del kunne ha skjedd to måneder tidligere. At barn født inntil to måneder for tidlig kan overleve, henger sammen med dette. Schad sier videre:

«Stoffskiftesystemet og spesielt lemmeorganismen er derimot ennå ved fødselen fysiologisk sett i en regelrett fostertilstand. I flere måneder må barnet ha sin spesielle overgangsnæring, morsmelken. Det tar i gjennomsnitt et helt år før lemmene har nådd en tilsvarende modning [som nervesansesystemet], og med det evnen til å stå og gå oppreist. De rytmiske organ-funksjonene modnes akkurat i det avgjørende fødselsøyeblikket, ikke før og ikke senere: Lungene utvides og hjerteskilleveggen lukkes; det rytmiske mennesket fødes ved fødselen.»

Her har vi altså påvist et grunntrekk ved alle virveldyrs utvikling, som vi kunne teste på evolusjonen. [iii] Kan det være at også evolusjonen som helhet følger samme heterokroni-prinsipp: hode > torso > lemmer?

Muslingene mangler et lukket blodkretssystem. De fleste muslinger mangler også en ekte blodvæske. Den kroppsvæsken som formidler oksygenet til vevet kan best sammenlignes med vår egen lymfe. Det som bringer oksygenet frem til lymfe og cellevev, det som altså tilsvarer blodet, er hos muslingen havvannet selv, som intenst gjennomstrømmer dens kropp.

Fra hode til fot

Om vi aller først ser på utviklingen av virveldyrene, er det slående hvordan «urtypen» her preges av torsoen og det rytmiske prinsipp. De første chordater hadde, lik den nålevende lansettfisken, en enhetlig kropp uten lemmer og uten et avgrenset hode. Kroppen var kjennetegnet av en rytmisk og likeartet segmentering.

Fiskene preges fortsatt av det rytmiske prinsippet. Hos amfibiene blir lemmene utviklet og hodet mer skilt fra kroppen. Mange urpadder, som ichtyostega, er ennå temmelig fiskeaktige, med hodet integrert i kroppen. Reptilene viderefører både lemmeutviklingen og separasjonen av hodet. Hos mange arter av dinosaurer overdrives endog løsrivelsen av hodet, med lange svanehalser. Samtidig strekkes lemmene og hos de pattedyrlignende reptilene samles de under kroppen.

Buk og bryst er ennå ikke klart adskilt hos reptilene, og fortsatt beholdes den fiskeaktige rytmiske gjentakelsen av like virvelelementer (homonom segmentering). Først hos pattedyrene får vi et klart skille mellom bukhule og brysthule. Hodepolen får en definert utforming, med et differensiert tannsett. Og lemmene differensieres og blir mer autonome i forhold til kroppen.

Figur 3: Ved segregeringen av «hode-», «bryst-» og «lemmesystem» i virveldyrenes evolusjon kommer den trehetlige virveldyrtypen stadig mer til syne. Til venstre en antydet geologisk tidsskala. Etter Hueck, 2012.

Faktisk representerer insektene et avansert stadium blant de virvelløse dyrene, idet de viser en klar tredeling i hode, bryst og bakkropp. Men de har ikke, slik som pattedyrene, utviklet et autonomt lemmesystem. Insektenes lemmer er derimot integrert i deres sansesystem.

Forløperne til virveldyrene – chordatene – består altså av en ensartet torso, der hodet er helt integrert. Her dominerer det midtre systemet, det rytmiske prinsippet. Men chordatene er jo ikke de første flercellede dyrene. Så hva med de enkleste virvelløse dyrene? Er de rene hodedyr?

Den første som fremsatte denne tanken, var så vidt vites Rudolf Steiner (1861-1925). Spredt rundt i Steiners foredragsverk finnes mange uttalelser om at laverestående dyr – som f.eks. blekksprut og muslinger, kråkebolle og sjøstjerne, koraller og maneter – kan betraktes som «hodedyr». Her skal bare noen få eksempler trekkes frem. I et pedagogisk foredrag av 28.08.1919 snakker Steiner f.eks. om blekkspruten som et typisk «hodedyr»:

«Dere sier til barna: Hvis vi nå skal finne ut hvor mennesket er mest lik blekkspruten, da kommer vi merkelig nok til hodet. Hos mennesket er det hodet som ligner mest på blekkspruten. […] Egentlig er det (hodet) bare en forvandlet blekksprut – jeg mener: et forvandlet lavere dyr. For menneskehodet forholder seg til omgivelsene på lignende måte som de lavere dyrene gjør. […] Gjennom beskrivelsen av blekkspruten, av musa eller lammet eller hesten og av mennesket selv, vekker man litt etter litt en sterk fornemmelsesmessig og følelsesmessig forestilling hos barna av at de lavere dyrene har hodekarakter, de høyere dyr har kroppskarakter og mennesket lemmekarakter.»(Steiner, 2011:76-77)

Her antydes allerede på en enkel måte en systematisk tredeling av dyreriket i hode > torso > lemmer. Inndelingen gjelder vel å merke ikke en rigorøs anatomisk klassifikasjon, men derimot bestemte helhetlige uttrykkskvaliteter, som viser seg i det anatomiske så vel som i det fysiologiske og det sjelelige.

Steiner utvikler dette perspektivet videre i 1923, i en konferanse-samtale med lærere (Steiner, 2010). Her deler han dyreverdenen inn i 12 grupper, som han igjen samler i de tre hovedgruppene hodedyr, rytmiske dyr og lemmedyr. I boken Bilder av dyrenes vesen (2004) går biologen Ernst-Michael Kranich grundig inn på denne tredelingen av dyreriket. Idet han viser hvordan menneskets organisme er en ideell arketype (typus) for dyreriket, skisserer han på slutten av boken den systematiske og evolusjonære tredelingen slik:

  1. hovedgruppe: Dyr med hode, torso og lemmer

Pattedyr

Fugler

Reptiler

Amfibier

  1. hovedgruppe: Dyr med hode og torso, f.eks.

Fisker

Leddyr

Leddormer

  1. hovedgruppe: Dyr der deler av hodet er synliggjort i organismen, f.eks.

Bløtdyr

Pigghuder

Polyppdyr (nesledyr)

 

Som vi ser svarer denne inndelingen til hovedstrukturen i fossilrekken. Og den viser altså en trinnvis tilsynekomst av arketypen, der evolusjonen følger samme utviklingsmønster – fra hode til fot – som individets utvikling. Kranich advarer imidlertid mot å ha altfor naive og grove forestillinger om hva som kjennetegner et «hodedyr». Vi skal straks se hva dette innebærer.

De primitive hodedyrene

Når vi går nedover i fossilrekken kommer vi til organismer som lever mindre avsondret fra sitt miljø enn pattedyrene. Vi finner her organismer som funksjonelt sett har deler av sin organisme ute i omgivelsene. Dette er umiddelbart slående med enkelte parasitter, som f.eks. bendelormen, som kan avstå fra å utvikle et eget fordøyelsessystem, idet den snylter på vertsdyrets fordøyelse. Parasittens fordøyelsessystem, det sted der dens næring fordøyes, finnes altså i dens omliggende miljø. I dette tilfellet er miljøet en annen levende organisme.

Kranich skildrer hvordan muslingene, som i likhet med blekkspruten hører til bløtdyrene, har forlagt deler av blodomløp, åndedrett og fordøyelse til sitt miljø. Muslingene mangler et lukket blodkretssystem. De fleste muslinger mangler også en ekte blodvæske. Den kroppsvæsken som formidler oksygenet til vevet kan best sammenlignes med vår egen lymfe. Det som bringer oksygenet frem til lymfe og cellevev, det som altså tilsvarer blodet, er hos muslingen havvannet selv, som intenst gjennomstrømmer dens kropp. Et blåskjell vil ved 14°C gjennomstrømmes av hele 1,5 liter havvann pr time. Hos østers kan denne vannmengden komme opp imot 37 liter pr time. Denne intense sirkulasjonen svarer altså, funksjonelt så vel som rent kapasitetsmessig, til en intern blodsirkulasjon.

I hodet hos høyerestående dyr er også torso og lemmer representert, i form av ansiktsdel og kjever. For et rent hodedyr som muslingen, der disse kroppsdelene mangler, vil hodet da heller ikke speile torso og lemmer:

«Ulike deler av hodet hos pattedyr og mennesket hører egentlig med til resten av organismen; hodet danner en helhet sammen med dem. For lemmene, lungene osv. er også representert i hodet: Lemmene ved kjevene, lungene i nesen. Selv hjernen kan man se på som en høyere utvikling av ryggmargen. Når muslingen er et vesen uten torso og lemmer, blir også hodet langt enklere enn hos høyerestående dyr. For den må jo mangle de delene av hodet som tilsvarer torsoen og lemmene. Det som har tatt form hos muslingen, motsvarer altså hodets avsondring ved skallens forbening.

Men dette er ikke alt. Når en musling åpner skallet, er den meget følsom i randsonen av kappen. Den reagerer straks på en skygge som svekker lyset. Den opplever også de substansene som er oppløst i vannet. Hos mange muslinger oppstår det til og med tentakler som er smaksorganer eller lukteorganer. Endelig finnes det noen muslinger der følsomheten for lys og skygge forsterkes og fører til at det dannes øyne. Til dels er disse øynene enkle (grop- og blæreøyne), men til dels også meget differensierte.

Det gir et eiendommelig inntrykk når en kammusling åpner sitt vakkert utformede skjell og vender et stort antall øyne ut mot omgivelsene – øyne med pupiller og linse, hvert øye med et synsfelt på mellom 90° og 120°. Alle øynene danner til sammen et synsorgan, som gjør dette hodeaktige vesenet i stand til å fornemme lys og mørke i vannrommet som det er så nært forbundet med.» (Kranich, 2004:274)

Figur 4: Et kamskjell (Argopecten irradians) med en rad av øyne i kapperanden.

 

Vi ser at muslingen ikke svarer til et komplett hode, men kun til deler av det. I alt vesentlig gjelder dette skallens forbening, pluss bestemte sanser som smak og syn. Hos de mest primitive hodedyrene støter vi altså kun på visse deler av hodeorganismen. Slik skildrer Kranich hvordan manetene viser en korrespondanse med øyets kvaliteter. Transparens er her et sentralt stikkord. De geléaktige og ofte gjennomsiktige manetene, kan minne om et flytende øye, med linse og glasslegeme.

Gruppen nesledyr inkluderer ikke bare de frittflytende, vakre og transparente manetene. Vi har også de fastsittende polyppene. Noen av disse, frem for alt korallene, pansrer seg innenfor kraftige kalkvegger og etterlater seg som kjent hele fjell av kalk. Denne motsetningen er bemerkelsesverdig. Overfladisk sett synes det å være lite som forbinder de to livsformene. Selvsagt har vi lenge visst at manetene selv har et polyppstadium i sin generasjonsveksling. Men kontrasten blir jo ikke derfor mindre. Kranich viser til en kontekstuell løsning på denne motsetningen, nettopp ut fra betraktningen av hodets egenskaper:

«Hvis manetene er øyenaktige vesener, hva er så polyppene og deres kolonier? Er også de organer som er blitt selvstendige? Gjennom den allerede beskrevne avsondringen [av kalk] omsluttes polyppene av død materie og synker til dels ned i den, som vi ser det i mange korallkolonier hos Octocorallia. Polyppene rager med sine tentakler bare litt ut fra det indre av denne døde formasjonen.

Nå finnes det også hos de høyerestående dyrene og i menneskets organisme en viss organdannelse, der lange utvekster er omsluttet av et hylster av avsondret materie. Utvekstene forlenges der hvor de kommer litt ut av hylsteret. Der går de til slutt over i en mengde kortere tråder som mottar inntrykk fra omgivelsene. Men alt er mye mindre, og den avsondrete substansen er ikke like død, fordi den oppstår inne i organismen. Det vi her beskriver er ganglieceller og nerveceller med dendritter og de lengre aksoner, omsluttet av myelinkjeder. […]

Utskillelsen av død materie og sublimeringen av formkreftene, slik vi ser det i korallkoloniene, er en naturprosess som kvalitativt har sin parallell i nerveorganene. Det finnes sågar koraller som har en viss ytre likhet med hjernen til pattedyr og mennesker, så vel gjennom sin sfæriske form som med sine vindinger. De kalles da også hjernekoraller» (ibid s. 297-300).

Figur 5A: Maneten Nausithoe aurea.

 

Disse knappe skissene gir ikke et fyllestgjørende portrett av de aktuelle dyrene. Men de gir eksempler på hvordan signaturen av et primitivt hodedyr kommer til syne som et samstemt flerdimensjonalt mønster – i anatomi, økologi, adferd osv. At det samme hodeuttrykket også viser seg innenfor det genetiske, var neppe kjent for Kranich.

Det vesentlige gjennombruddet på dette feltet kom først i etterkant av The Human Genome Project (1988-2001). I kjølvannet av dette prosjektet er genomene (det samlede gensettet) til en rekke arter blitt kartlagt. De resultatene som nå har avtegnet seg har klare konsekvenser for vår bedømmelse av evolusjonen. Som vi skal se underbygger de det bildet av heterokronien i fylogenesen som her er skissert.

Det trehetlige mønsteret vi finner i evolusjonen – i anatomi, fysiologi og adferd – er et arketypisk mønster som også manifesterer seg på det molekylærbiologiske nivå. I dette perspektivet fremstår Louis Bolks karakteristikk av evolusjonen som differensieringen og utviklingen av en makrokosmisk organisme som en nøktern og presis beskrivelse.

Heterokronien bekreftes av genforskningen

Genforskningen kan umiddelbart synes å ligge et drøyt stykke fra den forskningen vi her har vist til, med dens fenomenologiske og kontekstuelle preg. Men molekylærbiologien har forlengst sprengt seg ut av de trange rammene som dominerte genforskningen frem til ca. 1980. Vi vet nå at genene ikke er organismens byggmestere, men snarere dens redskaper. Gener bygger ikke organismer i noen annen forstand enn hammer og sag bygger hus.

Gener aktiveres og inaktiveres på en koordinert og kontekstsensitiv måte. Hvert gen står i intim samklang med andre gener, lik medlemmene i et orkester. Også Hox-gener, genetiske hovedbrytere for embryogenesen, er en del av dette samspillet. De åpner opp for bestemte formdannende prosesser, men de inneholder ingen oppskrift for de former som suksessivt dannes. Og de står selv i kontinuerlig korrespondanse med cellens biokjemiske nettverk.

Organismens gener er et avtrykk av dens egen evolusjonære livshistorie, samt dens redskaper for å realisere seg selv. Hvis genene speiler en evolusjonær heterokroni, er det rimelig å anta at de mest primitive dyrene også genetisk sett fremstår som «hodedyr». Det er nettopp dette genforskningen nå har påvist.

Figur 5B: Hjernekorallen Caulastera furcata.

 

Til de primitive hodedyrene hører kappedyr, som sjøpung. Å skille hode fra kropp på det voksne dyret, som mest likner på en sekk, lar seg ikke godt gjøre. Et forskningsprosjekt publisert i tidsskriftet Nature (Lacalli, 2003) løste imidlertid gåten ved å analysere kappedyrenes genom:

«[…] kombinasjonen av gener som spesifiserer forbindelsen mellom midthjernen og bakhjernen hos virveldyr, samstemmer med (uttrykket av) de første gjellespaltene. […] Dette impliserer at overalt der gjellespalter opptrer i bakenden av kroppen, slik den gjør hos voksne kappedyr og hemichordat-larver […], er dette en indikasjon på at alt som ligger foran dette punktet essensielt har en hodelignende karakter. Slik kan kappedyrets kropp, hos den voksne organismen, oppfattes som et fastsittende «hode» til tross for at det er stappet fullt av kretsløpsorganer og gonader, som ellers ville høre til på andre steder. På samme måte er hemichordat-larver åpenbart, for en stor del, små svømmende hoder.»

Hans Meinhardt (2002) ved Max Planck-instituttet i Tyskland studerte utviklingen av den bilaterale kroppen ut fra sammenliknende genanalyser. Han fokuserte på nesledyr (polyppen hydra), som står enda lenger nede på den evolusjonære stigen enn kappedyrene:

«Den radiale symmetrien hos nesledyr oppfattes som nærstående til den felles metazoiske stamform før tosidig symmetri ble utviklet. Det er foreslått at større deler av denne gastrula-like organismen gav opphav til hodet hos mer utviklede organismer.

Kroppen ble senere føyd til i evolusjonen, fra en trang sone (som senere utfoldet seg) mellom tentaklene og blastoporus.

[…] munnåpningen til en hydra korresponderer til blastoporen til et virveldyrs gastrula [iv] […] den største delen av de originale gastrula-like organismene ble forvandlet til hodet, og spesielt hjernen, til høyere organismer. […] En del, hodet, er et derivat av det meste av de originale gastrea-like organismene, mens de øvrige deler, kroppen og den posteriore enden, er en utfolding av en veldig liten del av den originale radialsymmetriske organismen. Bare gjennom utviklingen av den senere prosessen, ble ryggstrengen og Hox-genkoden oppfunnet. Det er derfor ikke overraskende at vi ikke finner det typiske mønsteret for Hox-genuttrykket i hydra, selv om de har Hox-gener: Kroppen var ennå ikke der.»

Høsten 2006 kunne tidsskriftet Science bekjentgjøre genomet til kråkebollen Strongylocentrotus purpuratus (Weinstock et al. 2006). Meldingen vakte vel ingen internasjonal oppstandelse, ettersom vi jo stadig bombarderes med fantastiske oppdagelser innenfor genforskningen. Men allerede estimatet for antall funksjonelle gener (23.300) var oppsiktsvekkende. Det plasserer kråkebollen på nivå med mennesket, genetisk sett. Nettstedet forskning.no har intervjuet forskerne bak prosjektet, som har funnet ut at:

«[…] kråkebollen har mange gener som de fleste tidligere bare trodde fantes hos virveldyra.

Kråkebollen har gener som er assosiert med både smak, lukt, hørsel og balanse. Og syn! Dyra kan faktisk oppfatte lys igjennom føttene.

– Ingen ville ha gjettet at kråkebollen hadde et så robust sett av gener for syn. Jeg har sett på disse organismene i 31 år, og nå vet jeg at de ser tilbake på meg, sier Gary Wessel, professor i biologi fra Brown University og medlem av the Sea Urchin Genome Sequencing Consortium.» (les artikkelen her)

At blekkspruter har så avanserte øyne, med pupiller og linser, muskler for akkomodasjon osv., kan umiddelbart virke forbløffende, gitt deres lavtstående rang som bløtdyr. Så lar vi oss på nytt overraske av kamskjellene, som har nesten like så avanserte synsorganer, skjønt nå fordelt på 30-40 småøyne rundt hele kapperanden. Når vi nå støter på en primitiv organisme som riktignok ikke har manifeste øyne, men som ikke desto mindre har gener for syn og som «ser med føttene», har vi opparbeidet en meningskontekst som gjør dette fenomenet forståelig.

Innenfor samme kontekst blir det også forståelig at kråkebollen, genetisk sett, har anlegg for praktisk talt alle høyere sanser, som hos mennesket er sentrert i hodet, sanser som den vel å merke ennå knapt nok har utviklet. Dette batteriet av genetiske muligheter vitner om det informative potensial, den arketype, som stadig tydeligere manifesteres i evolusjonen, og som kråkebollen selv kun virkeliggjør en begrenset del av.

Historien gjentar seg over alt i den forskningen som skjer på dette feltet. I 2005 presenterte en norsk forskergruppe ledet av Ulrich Technau ved Sars-senteret, Universitetet i Bergen, analyser av sekvensene til mer enn 26 000 aktive gener fra korallen Acropora millepora og sjøanemonen Nematostella vectensis (Technau et al. 2005). Nettstedet forskning.no presenterer saken under overskriften «Kråkeboller like kompliserte som mennesker»:

«Forskerne har funnet at det ikke finnes noen sammenheng mellom et dyrs kompleksitet, hva gjelder antall forskjellige celler og vevstyper, og det antall gener dyret har. Det viser seg at antall og mangfoldighet av gener som er nødvendig for å danne en sjøanemone eller korall, er omtrent det samme som trengs for å danne en mus eller et menneske.

– Mange gener vi finner i mennesker er ikke tilstede i fluer og bakterier. Derfor har vi trodd at disse genene ble etablert med utviklingen av virveldyr. Dette viser seg å være feil. Funnene viser at våre gener er mye eldre enn vi tidligere har trodd, noe som betyr at de første dyrene på planeten hadde en mer kompleks genetisk struktur enn vi har vært klar over, sier Technau.» (les artikkelen her)

Molekylærbiologer ved Sars-senteret har videre forsket på Hox-gener hos nesledyr som Nematostella og Hydra (Chourrout et al., 2006). Nettavisen for UiB, På Høyden, rapporterer 11. august 2006 om denne forskningen, at den har dreid seg om hvordan kroppsplanen for dyr har utviklet seg:

«Det er i de såkalte Hox-genene oppdagelsen har blitt gjort. Hox-gener er sentrale i den morfologiske utviklingen hos dyr – altså hvordan kroppene deres bygges opp. Man har studert og funnet Hox-gener hos mange dyr, og selv mellom dyregrupper som ligger langt fra hverandre, som insekter og virveldyr, har de vært helt likt organisert – de har ligget i rekke etter hverandre på genomet:

  • anterior-gruppen, som styrer strukturen i fronten av dyret [A]
  • sentral-gruppen, som styrer hvordan midten ser ut [M]
  • posterior-gruppen, som bestemmer mønsteret i enden av dyret [P]

Innenfor hvert av disse tre segmentene, styrer Hox-genene hvilke gener som skal uttrykkes hvor og bestemmer derfor hvordan dyret ser ut.» (les artikkelen her)

De tre gruppene av Hox-gener speiler arketypens trehet, den kroppsplanen som suksessivt manifesterer seg i evolusjonen av «den makrokosmiske organismen». Anatomisk kommer den imidlertid først til syne hos de høyerestående dyregruppene, så som pattedyr og insekter.

Faktisk representerer insektene et avansert stadium blant de virvelløse dyrene, idet de viser en klar tredeling i hode, bryst og bakkropp. Men de har ikke, slik som pattedyrene, utviklet et autonomt lemmesystem. Insektenes lemmer er derimot integrert i deres sansesystem; de smaker med føttene og kan (ved mutasjonen Antennapedia) utvikle føtter der de ellers ville ha antenner, dvs. luktorganer.

Hos de mer primitive nesledyrene fant forskerne imidlertid at de mangler både M- og P-gruppen av Hox-gener og bare har A-gruppen felles med virveldyrene. Nesledyrene synes å ha gjennomgått en genetisk «forenklingsprosess», dvs. lidd «et tap av sentrale og posteriore [Hox]gener» (Chourrout et al. 2006). [v] Også genetisk er de mest primitive virvelløse dyrene i alt vesentlig hodedyr.

Bildet av organismens trinnvise tilsynekomst i evolusjonen i sekvensen hode > torso > lemmer, har slik fått en sterk støtte fra genforskningen. Det trehetlige mønsteret vi finner i evolusjonen – i anatomi, fysiologi og adferd – er et arketypisk mønster som også manifesterer seg på det molekylærbiologiske nivå. I dette perspektivet fremstår Louis Bolks karakteristikk av evolusjonen som differensieringen og utviklingen av en makrokosmisk organisme som en nøktern og presis beskrivelse.

 

Litteratur

Chourrout D. et al. 2006: «Minimal ProtoHox cluster inferred from Bilaterian and cnidarian Hox complements.» Nature, 442, (7103):684-7.

Gould, S. J. 1977: Ontogeny and Phylogeny. The Belknap Press: Cambridge, Mass.

Hueck, C. J. 2012: Evolution im Doppelstrom der Zeit. Verlag am Goetheanum: Dornach.

Husemann, A. 1993: Der Musikalische Bau des Menschen. Verlag Freies Geistesleben: Stuttgart.

Jenny, H. 1954: Der Typus. Natura Naturans: Basel.

Kranich, E-M. 2004: Bilder av dyrenes vesen. Innføring i goetheanistisk zoologi. Antropos forlag: Oslo.

Lacalli, T. 2003: «Body plans and simple brains.» Nature 424, p.262-264.

Meinhardt, H. 2002: «The radial-symmetric hydra and the evolution of the bilateral body plan: an old body became a young brain.» BioEssays 24, 185-191.

Schad, W. 1986: Die Embryonalentwicklung des Menschen als Ausdruck seiner Individualität. In: W. Schad et al.: Das Schicksal manipulieren? Über die Technisierung von Geburt und Tod. Verlag Freies Geistesleben: Stuttgart.

Skaftnesmo, T. 2017: Evolusjonens kilder. Fra artenes opprinnelse til artenes forbindelse. Flux forlag: Oslo.

Steiner, R. 2010: Lehrerkonferenzen mit den Lehrern der Freien Waldorfschule in Stuttgart 1919 bis 1924. GA 300. http://anthroposophie.byu.edu/vortraege/300.pdf

Steiner, R. 2011: Pedagogisk kunst. Praktiske råd for undervisningen. Antropos forlag: Oslo.

Technau U. et al. 2005: «Maintenance of ancestral genetic complexity and non-metazoan genes in two basal cnidarians.» Trends Genet. 21(12):633-9.

Verhulst, J. 2003: Developmental Dynamics in Humans and other Primates. Discovering Evolutionary Principles through Comparative Morphology. Adonis Press: New York.

Weinstock, G.H. et al. 2006: «Sea Urchin Genome Sequencing Consortium: The Genome of the Sea Urchin Strongylocentrotus purpuratus», Science, vol. 314, 10.11.2006, s. 941-951

 

Relatert:

Evolusjonen og tidens gåte – del I 

Evolusjonen og tidens gåte – del II

Embryogenesen – en fortelling om vår vei til verden

Sinn og kosmos – Thomas Nagels bidrag til et paradigmeskifte

Naturvitskap og mytar

 

Sluttnoter


[i] En grundig behandling av denne tematikken finnes i boken Ontogeny and Phylogeny, Gould, 1977.

[ii] Som vist i Evolusjonens kilder, er det kun mennesket som gjennomfører hypermorfose-prinsippet helt konsekvent!

[iii] Biologer kunne her innvende at virveldyr jo bare er en tilfeldig grein på evolusjonens tre, så hvorfor plukke ut et grunntrekk fra denne greinen fremfor andre? Svaret kan her kun gis i kortform, og som et bilde: Det er toppskuddet på treet som bærer urbildet for utviklingen. Og dette toppskuddet utgjøres av mennesket, og i en mer omfattende forstand av virveldyrene. Mer om dette i Evolusjonens kilder.

[iv] Gastrulasjon: Den første vrengning (innfolding) i embryoets utvikling, der det fra en blæreform (blastula) dannes en sekk (gastrula). Nesledyrene (maneter og polypper) er essensielt blitt stående på dette stadiet. Blastoporus er åpningen inn til hulrommet i gastrulaen. Gastrea var Ernst Haeckels term for et mulig gastrula-likt urdyr.

[v] Den komplette genetiske urformen, som menes å gå forut for nesledyrene, er det trehetlige Hox-mønsteret (A > M > P) som først senere kom til syne i evolusjonen. Bare ideen om en ideell arketype kan gi rom for en slik mulighet.