Kultur er en stærk, evolutionær kraft… hos spækhuggere

Biologer har længe vidst, at spækhuggere har mange overordnede træk til fælles med mennesker – de er højt intelligente sociale dyr, der lever længe og forbliver i bestemte ’stammer’ med fantastisk specialiseret jagtadfærd, som overleveres fra generation til generation via læring.

Det er en form for kultur, som biologer også kender fra f.eks. chimpanser, men hvor chimpanser kun lever i det tropiske Afrika, har spækhuggere ligesom mennesker på kort tid spredt sig ud over hele kloden fra Arktis til Antarktis.

Nu viser et internationalt hold forskere for første gang for et dyr, at spækhuggernes kultur har været en stærk drivkraft i deres udviklingshistorie.

»Ved at opfinde ny adfærd har de været i stand til at kolonisere en bred vifte af nye habitater. Når de kulturer består, får genetiske ændringer mulighed for at fæstne sig, og vi kan se selektionen,« siger genetikeren Andrew Foote ved Uppsala Universitet, som har ledet forskningen.

Kultur har givet spækhuggerne nye adfærdsformer

Ligesom kultur har hjulpet mennesket med at tilpasse sig mange evolutionære selektionstryk fra ørkener til det kolde Arktis, har spækhuggerne med nye adfærdsformer formået at indtage et væld af nye økologiske nicher – fra pingvinjægere i Sydhavets pakis til fiskespisere i Stillehavet.

Forskerne peger på, at spækhuggerne kan være en parallel til vores egen udviklingshistorie.

»Grundlæggende bliver spækhuggere en model, hvor vi kan se, hvordan adfærd meget hurtigt kan drive ny artsdannelse sammen i områder med flere arter,« siger professor Tom Gilbert ved Center for Geogenetik på Københavns Universitet, som Foote begyndte arbejdet hos for fem år siden.

»Noget lignende kan være sket i menneskets evolution i fortiden, hvor mange forskellige mennesketyper levede, og adfærd kan have været afgørende for at adskille forskellige grupper.«

Studiet er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature Communications.

Spækhuggere lever i specialiserede kultur-stammer

For at få indblik i det komplekse samspil mellem kultur, økologi og gener har Foote og et internationalt forskerhold kortlagt spækhuggeres genomer fra fem forskellige ’kulturelle typer’.

Spækhuggere lever i kultur-stammer, der jager helt forskelligt bytte og på meget forskellige måder.

Nogle er specialiseret i at drive fisk sammen i kugler, andre strander sig selv for at ’plukke’ søløver eller sæler på land, andre igen går sammen i teams og skaber en kraftig dønning, der skyller sæler ned fra isflager, og atter andre jager på skift pingviner til udmattelse.

Kulturen gives videre fra generation til generation

Alle har højt specialiserede livsstile, der gives videre indenfor familien fra én generation til den næste.

»Hos de spækhuggere, der strander sig selv for at fange søløver, kan man f.eks. ind i mellem se en mor skubbe en kalv op på stranden for at lære den teknikken. Det er det, vi mener med ’kultur’,« siger Foote.

Dertil kommer, at de forskellige kulturgrupper ikke parrer sig med hinanden – faktisk skifter de retning, når de hører hinanden og undgår aktiv et møde.

Det er, som om grupperne opfatter sig selv som forskellige, og lidt ligesom blandt mennesker ser det ud, som om identiteten er defineret ved, hvem man omgås, og hvad man laver.

Med genomerne kunne forskerne undersøge præcis, hvor adskilte grupperne faktisk er.

Spækhuggerne er isolerede, men de har en fælles forfader

Forskerne har kortlagt genomsekvenser fra i alt 48 spækhuggere, der kommer fra tre grupper, der lever i Sydhavet omkring Antarktis, og to grupper på den modsatte side af Jorden i det nordlige Stillehav.

Det spændende er, at hver af de fem grupper er sin egen kulturgruppe, hhv. fiske og pattedyr-jægere i det nordlige Stillehav, og pattedyr-, fiske- og pingvinjægere omkring Sydpolen.

De har kortlagt cirka 10 dyr fra hver gruppe og kan bestemme deres slægtskaber og historie.

»Vi finder, at de faktisk er helt utroligt isolerede,« siger Tom Gilbert.

Forskelle i genomerne viser, at de fem grupper har en fælles forfader, der levede for 126-227 tusinde år siden.

Genomer tegner en familiehistorie af flaskehalse

Men det mest interessante er, at genomerne afslører en meget lille, genetisk variation internt i en gruppe og ret stor variation imellem to grupper, som vidner om, at en særlig evolutionær begivenhed er sket fem gange:

Hver gruppe er gået igennem en ’flaskehals’. Det vil sige, at spækhuggerne i de fem grupper nedstammer fra ganske få individer, som er blevet isoleret og så er blomstret op.

»Vi ser det også i mennesker; der har været en flaskehals, da moderne mennesker forlod Afrika, så i dag er der meget større genetisk diversitet blandt mennesker i Afrika end blandt mennesker i Europa og Asien,« siger Andrew Foote.

For spækhuggernes vedkommende kan forskerne beregne, at flaskehalsen har været helt ned til nogle få håndfulde individer.

»Det er virkelig spændende, at vi nu får så stor en detaljerigdom i spækhuggernes evolution, og at det samtidig tegner fascinerende paralleller til udviklingshistorien hos landlevende pattedyr, ikke mindst mennesket,« siger hvalforsker, lektor Magnus Wahlberg ved Syddansk Universitet, som ikke har deltaget i forskningen.

Adfærd har åbnet nicher og ledt til selektion på gener

Det, der formentlig er sket, er, at spækhuggerne har udviklet en ny jagtadfærd, som har åbnet døren til et nyt habitat:

De få, som havde succes, er skilt ud fra resten af gruppen, og herefter har de lært den nye metode fra sig til alle deres efterkommere.

Når forskerne så at sige dykker ned i generne, kan de tydeligt se de evolutionære processer i gang.

De ser stærke tegn på selektion i forskellige gener indblandet i adfærd og kost, som afspejler skiftet til en ny fødekilde.

De ser f.eks., hvordan pattedyr-jægerne i både Stillehavet og ved Antarktisk har en stærk selektion på flere gener, involveret i methionin stofskiftet, som formentlig skyldes, at adgangen til sæler og søløver har betydet et stort ekstra indtag af den essentielle aminosyre methionin.

Spærkhuggerne omkring Sydpolen har tilpasset sig koldt vand

Det nok kraftigste tegn på selektion ses som ændringer i genet, FAM83H, hos de tre grupper omkring Sydpolen.

Genet har at gøre med hudens opbygning, og forskerne mener, at ændringerne kan være en tilpasning til de kolde vande, hvor blodcirkulationen til de yderste hudlag simpelthen lukkes af for at holden på varmen.

»Vi ved, at de tager lange, men kortvarige migrationer til varmere vande, og det, tror vi, er for at holde huden sund. Det peger på, at de både har en adfærdsmæssig og en genetisk tilpasning til ishavet omkring Antarktis,« siger Andrew Foote.

»Vi kan se alle de her forskellige aspekter spille samme – det er ikke kun habitat, ikke kun føde, ikke kun adfærd og ikke kun genomet, men alle de forskellige ting i samspil, som tillader dyret at blive specialiseret og indtage nichen.«

Forskerne kan også se, at grupperne har selektion i gener i den mandlige reproduktion, som er en stærk indikation på, at spækhuggerne er ved at splitte i flere arter, der ikke længere vil kunne få levedygtigt afkom.

Spækhuggernes evolution ligner menneskets

Det komplekse samspil mellem miljø, kultur og gener, som forskerne beskriver, ligner det, man har set hos mennesker med flaskehalse og ekspansion; adfærd som har åbnet nye nicher og ført til genetisk tilpasning og selektion.

Og det kan være nærliggende, at kultur og ny adfærd har skabt en identitet, også hos vores tidlige forfædre, og på lignende måde kan have spillet en afgørende rolle i at adskille forskellige, tidlige mennesketyper, der levede i de samme områder.

»En af de ting vi lærer for tiden, er, at der er flere og flere uddøde mennesketyper som f.eks. denisovaen (søsterart til neandertaleren, – red). Det er sandsynligt, at vi finder endnu flere forskellige menneskegrupper, fordi adfærd er så stærk en kraft, som kan drive artsdannelse meget hurtigt,« siger Tom Gilbert.

Forskerne peger på. at samspillet mellem kultur og gener næsten eksklusivt er studeret i mennesker og nu bør udvides med studier af passende sociale dyr som spækhuggere.