Hollandske forskere har kortlagt evolutionens forudsigelighed.
I en artikel i det anerkendte videnskabelige tidsskrift PNAS viser forskerne, at så længe en given population ikke er for lille eller for stor, er udfaldet af organismernes mange vilkårlige mutationer ikke så vilkårligt endda.
Evolutionen kan altså forudsiges under de rette betingelser.
»Evolution i små populationer er uforudsigelig. Det samme gælder for meget store populationer. Men mellem de to er der en optimal populationsstørrelse, hvor vi kan forudsige udfaldet af evolutionen hver gang,« skriver de hollandske forskere fra Wageningen Universitet i en pressemeddelelse.
Kiggede på simuleret evolution i retrospekt
Evolution handler i en nøddeskal om at overleve.
Mutationer i arvematerialet, der forbedrer individernes muligheder for at overleve, har større chance for at brede sig til hele populationen fremfor mutationer, der formindsker individernes muligheder for at overleve – så simpelt er det.
De hollandske forskere ønskede på den baggrund at finde ud af, om de ud fra en række potentielle mutationer i retrospekt kunne beregne, hvilken vej evolutionen ville tage – altså: Ville de være i stand til at forudsige, at evolutionen forløb, som den nu en gang gjorde?
Hertil brugte forskerne computersimulationer, der simulerede evolutionsforløb ud fra sandsynligheder for givne mutationer og mutationernes indvirkning på det enkelte individ.
Den brugte organisme i computersimuleringen var skimmelsvampen Aspergillus niger, hvis genom er kortlagt, og hvor otte specifikke mutationer og deres effekt på svampen er kendte.
Små populationer er uforudsigelige
Simuleringen viste, at i små populationer har alle enkelte positive mutationer omtrent lige stor chance for at dukke op, hvorefter de potentielt kan brede sig til hele populationen.
Men det er ikke til at sige, hvilke mutationer der dukker op, og om disse mutationer er de bedste blandt flere positive mutationer, eller om de ’blot er gode’.
Derfor afhænger forudsigeligheden af evolutionen i små populationer af chancen for, at en given mutation opstår.
Det er i sagens natur ret så uforudsigeligt at afgøre, hvilke mutationer der opstår, og hvornår de gør det. Derfor er forudsigeligheden af evolutionen for små populationer også ret lav.
»Dette billede ændrer sig dog, efterhånden som populationsstørrelsen bliver større,« skriver de hollandske forskere.
Her bliver evolution forudsigelig
Jo større populationen er, des flere mutationer opstår der på alle tidspunkter, og des større bliver chancen for, at de bedste mutationer er blandt dem.
Derfor vil populationen hele tiden have muligheden for at følge den linje, som de bedst tilpassede individer udstikker på baggrund af deres nyerhvervede mutationer.
Med andre ord bliver det mere forudsigeligt, hvilken retning evolutionen tager, jo større populationen er.
Forudsigeligheden afhænger nemlig ikke længere af tilfældige mutationers opståen, men derimod af hvilke mutationer, der er bedst.
Det er et simulationsstudie, der ikke rigtigt kan eftervises i den virkelige verden. Men mekanismerne, der bliver beskrevet, er gode nok, og de skal nok passe på virkeligheden.
Lektor Thomas Mailund, Aarhus Universitet
Hele populationen tager den retning, der gør dem bedst egnet til at overleve under præcis de forudsætninger, der er gældende. Det er forudsigeligt.
Store populationer går det også galt i
Der er dog en grænse for, hvor store populationer kan blive og samtidig beholde forudsigeligheden i deres udvikling.
På et givent tidspunkt bliver populationen så stor, at individerne begynder at have muteret og muteret igen, inden den første mutation har spredt sig til hele populationen.
Nogle individer vil på den måde være to skridt videre i forhold til udgangspunktet.
Derved opstår der et større kaos omkring, hvilken mutationsretning hele populationen skal følge.
»Kombinationen af flere mutationer er langt større end antallet af mutationer i sig selv, og forudsigeligheden i evolutionen forsvinder igen. Derfor kan evolutionen bedst forudsiges for grupper, der ikke er for små og ikke er for store,« skriver forskerne.
Dansk forsker er ikke overrasket
Ifølge den danske forsker i evolutionsmekanismer lektor Thomas Mailund ved BIRC, Aarhus Universitet, præsenterer studiet et rent matematisk resultat, der ikke overrasker, men heller ikke kan bruges til at forudsige, hvordan evolutionen kommer til at forme givne arter i fremtiden.
»Det er et simulationsstudie, der ikke rigtigt kan eftervises i den virkelige verden. Men mekanismerne, der bliver beskrevet, er gode nok, og de skal nok passe på virkeligheden.«
»Da jeg læste det, tænkte jeg: ’Ok, det var skægt’. Det er interessant at have en teori for, hvordan befolkningsstørrelser påvirker, hvor tilfældigt en gruppe individer udvikler sig. Men jeg har svært ved at se, hvad det kan bruges til. Det er et rent teoretisk resultat, da man jo ikke i virkeligheden kan skrue op og ned på mutationsrater mm.,« slutter han.
