Danske forskere løser gåden om ålens evolution

Det har længe været et mysterium, hvordan amerikanske ål og europæiske ål opstod som to forskelige arter.

Begge arter yngler i de samme områder i Sargassohavet nord og nordøst for Caribien, hvilket gør dem til et stort evolutionært mysterium.

Hvis én art skal blive til to arter, kræver det en langvarig fysisk adskillelse af to grupper inden for arten, som kan udvikle sig hver deres retning.

Nu har danske forskere løst gåden om ålenes evolution. Det viser sig, at ålene blev til to arter for 3,5 millioner år siden, da Panama-tangen opstod og adskilte Atlanterhavet fra Stillehavet. Medfølgende ændringer i Golfstrømmen førte ål til Europa og skabte en ny art.

»Ål har en af naturens mest ekstreme livshistorier, og vi har stadig store huller i vores viden om dem. Ved at forstå deres evolution og livshistorie kan vi bedre forvalte bestanden, så der også findes ål i fremtiden,« fortæller professor Michael Møller Hansen fra Institut for Bioscience ved Aarhus Universitet.

Michael Møller Hansen har i samarbejde med postdoc Magnus Jacobsen, postdoc Marti Pujolar og forskere fra Danmarks Tekniske Universitet og Københavns Universitet samt Canada og Spanien gennem det seneste år udgivet seks artikler om ålenes livshistorie i de videnskabelige tidsskrifter Biology Letters, Molecular Ecology, BMC Evolutionary Bilogy og Heredity.

Svømmer 5.000 kilometer for at yngle

Ålens livshistorie er på flere måder svær at forstå ud fra et evolutionært synspunkt.

Tag eksempelvis et kig på en ål i et dansk vandløb. Når denne ål vil yngle og lave små baby-ål, vælger den ikke den nemme løsning og finder en ål i samme vandløb, som den kan lege far, mor og børn med.

I stedet tager den på en farefyldt rejse 5.000 kilometer på tværs af Atlanterhavet for at yngle i Sargassohavet ud for Caribien.

Det samme gør ål fra hele Europa, hvilket gør alle europæiske ål til én og samme bestand, som yngler på kryds og tværs.

Efter yngleperioden er slut, flyder de nye ålelarver med Golfstrømmen og andre havstrømme tilbage til Europa, hvor de et par år senere slår sig ned langs kysterne, i åer og søer, lige fra Island og Norge i nord til Marokko i syd. Her starter livscyklussen forfra.

Sargassohavet er dog ikke forbeholdt de europæiske ål. Amerikanske ål yngler også i Sargassohavet, og de to yngleområder overlapper hinanden. Nogle gange får de to arter også unger sammen, og det har forskere haft meget svært ved at forklare.

»Hvis de to ålearter kan få yngel sammen, som er fertile, og deres yngleområder ikke har været adskilt, er det meget svært at se, hvordan de to arter kan være opstået. Det ville vi gerne finde ud af,« fortæller Michael Møller Hansen.

Panamatangen dannede to ålearter

I sin forskning har forskergruppen kigget på to begivenheder, der kunne have skabt betingelser for dannelsen af de to arter.

Den ene var begyndelsen på istiderne for 2,5 millioner år siden, mens den anden var dannelsen af Panamatangen for 3,5 millioner år siden.

For at løse mysteriet analyserede forskerne genomerne i ålenes mitokondrier, som er cellernes kraftværker, og som nedarves fra hunner til afkom. I alt 50 europæiske og 50 amerikanske ål blev analyseret. Ved at sammenligne DNA’et kunne forskerne regne sig frem til, at de to arter var gået hver til sit for 3,4 millioner år siden – altså da Panamatangen opstod.

Det blev startskuddet til dannelsen af de to arter.

»Da Atlanterhavet blev adskilt fra Stillehavet, havde det store konsekvenser for klima og havstrømme. Golfstrømmen blev kraftigere, og hvis den oprindelige åleart eksempelvis kun levede i Nordamerika, kunne den kraftigere Golfstrøm have ført ålelarver til Europa og startet en helt ny bestand der, som ville være under et anderledes pres fra evolutionen end amerikanske ål.«

»Istiderne kan senere hen have gjort indhug i bestandene, så yngleområderne for de amerikanske ål og de europæiske ål ikke overlappede særligt meget i Sargassohavet. Derved var de to arter adskilt under istiderne og kunne udvikle sig i hver deres retning,« forklarer Michael Møller Hansen.

Kollega: Spændende forskning

Seniorforsker Kim Aarestrup fra DTU AQUA, Danmarks Tekniske Universitet, forsker selv i ål, men han har ikke deltaget i de nye studier.

Ifølge Kim Aarestrup er studierne meget spændende, da de belyser ålenes genetik, hvilket giver en anden indsigt i ålenes evolution og livshistorie, end hvad man kan opnå med observationer.

»Ålenes evolution er et mysterium, som vi har kæmpet med i mange år. Det er interessant, at disse nye data peger på Panamatangen som det afgørende for ålearternes deling. Det er nogle overbevisende resultater, som fylder godt på vægten for denne teori,« siger Kim Aarestrup

Vækstperiode er meget forskellig

Hvad der rent genetisk gør en amerikansk og en europæisk ål til forskellige arter med forskellige egenskaber, fandt forskerne ud af i et andet studie.

Her analyserede forskerne mere end 300.000 genetiske punkter fordelt over hele genomet i europæiske og amerikanske ål.

For det første så forskerne, at der næsten ingen genetiske forskelle er i størstedelen af ålenes genomer.

I helt specifikke områder er de til gengæld meget forskellige.

Ved at analysere delene af genomet med de største genetiske forskelle mellem ålearterne, kunne forskerne se, at det især drejede sig om gener for vækst og gener for energiomsætning.

Ifølge Michael Møller Hansen giver det særdeles god mening, da de amerikanske ål kun er ålelarver i seks til ni måneder, mens de europæiske ål kan være ålelarver i op til et par år.

»Amerikanske ålelarver skal kun flyde med Golfstrømmen 1.500 kilometer for at komme op til opvækstområderne ved den nordamerikanske kyst. På den anden side skal europæiske ål ud på en rejse, som er mere end 5.000 kilometer. På den måde giver det mening, at de har trukket i hver deres evolutionære retning, når det gælder væksten i larvefasen og tilpasninger i energiomsætningen til rejserne på enten 1.500 eller 5.000 kilometer for både larver og de voksne ål. Det har været med til at danne grundlag for artsdannelse,« siger Michael Møller Hansen.

Hybrider ender på Island

Selvom de amerikanske ål og de europæiske ål er to forskellige arter, kan de alligevel få yngel sammen, og det gør de da også fra tid til anden.

Et sjovt fænomen er, at disse hybrider mellem de to ålearter hverken ender på det europæiske fastland eller i Nordamerika.

I stedet ender de alle sammen på Island, hvor de udgør mere end 10 procent af den islandske bestand af ål.

Forskergruppen mener at have en forklaring.

»Vi tror, at hybriderne har en varighed af larvefasen, som ligger mellem larvefasen for den europæiske ål og den amerikanske ål. Derfor går de ud af larvefasen, mens de flyder med Golfstrømmen midt i Atlanterhavet. Her er der kun ét sted, de kan slå sig ned og overleve, og det er Island. Derfor finder vi hybriderne der, mens de amerikanske ål allerede forinden er ”stået af toget”, og de europæiske ål fortsætter på toget lidt endnu,« siger Michael Møller Hansen.

Islandske ål har europæisk mor

En genetisk undersøgelse af hybriderne viste, at den første generation hybrider alle sammen har en europæisk mor og en amerikansk far.

Forskerne mener, at det hænger sammen med, at de amerikanske ål gyder tidligere på sæsonen end de europæiske ål.

Blandt fisk er hanner ofte i stand til at gyde i længere tid end hunner, hvilket kan være forklaringen på, at alle de islandske hybrider havde amerikanske fædre.

»Man kan forestille sig, at nogle af de mest hårdføre amerikanske ålehanner ’bliver hængende på diskoteket’ lidt længere, og kaster sig over de europæiske hunner, når de kommer ind i gydeområderne,« spekulerer Michael Møller Hansen.

Endelig fandt forskergruppen også hybrider, som havde en amerikansk forfader for mellem 2 til 5 generationer tilbage i tid.

Det viser, at hybriderne ikke er sterile, og at der faktisk stadig foregår en smule udveksling af gener mellem de to arter, selv om de begyndte at udvikle sig i hver sin retning for ca. 3,4 millioner år siden.

Forskning vigtig for at redde ål

Ifølge Michael Møller Hansen er genetisk forskning vigtig for at kunne bevare bestanden af ål.

Mængden af ålelarver, som kommer til Europa hvert år, er nede på cirka to procent af den mængde ålelarver, som kom til kontinentet før 1980.

Den internationale organisation for naturbevaring IUCN (International Union for the Conservation of Nature) har derfor rødlistet den europæiske ål, som betegnes som ’kritisk truet’.

Også den amerikanske ål er rødlistet som ’truet’.

I forvaltningen af ålene er det vigtigt at forstå deres livshistorie, og her kan den nye forskning ifølge forskergruppen hjælpe.

Blandt andet viser Michael Møller Hansen og hans kollegers forskning, at alle europæiske ål tilhører den samme bestand. Derfor skal man i alle europæiske lande gøre en stor indsats for at redde ålen. Gør man en stor indsats i eksempelvis Danmark, men ikke gør det samme i eksempelvis Spanien, hjælper det ikke så meget.

De genetiske undersøgelser giver også forskerne indsigt i ålenes genetiske variation, som kan bruges på et senere tidspunkt, når det engang lykkes at opdrætte ål kunstigt i dambrug.

Viden om ålens genom og hvilke gener, der har betydning for vækst og overlevelse under forskellige miljøforhold, kan bruges til at målrette avlsprogrammerne,

»Disse studier har givet os en masse vigtige værktøjer til at forstå ålenes besynderlige biologi, og forhåbentlig kommer man til at kunne bruge genomiske værktøjer endnu mere i fremtidens forvaltningsarbejde,« siger Michael Møller Hansen.