Dyr kan godt uddø, selvom der er mange af dem
Genomer fra den nu uddøde amerikanske vandredue afslører, at dyr kan være så tilpasset livet i kæmpe populationer, at de er sårbare over for pludselige forandringer.
Vandreduer uddøde DNA dyr store populationer genetik genomer

Vandreduer fra Denver Museums samlinger, som forskerne har udvundet DNA fra og kortlagt arvematerialet. (Foto: Bailey Library and Archives, Denver Museum of Nature&Science)

Blandt biologer har der længe raset en debat om årsagerne til, at arter uddør, og ikke mindst om, hvorvidt vi mennesker står bag, eller om vi blot har givet nådestødet til arter, som allerede var på vej mod afgrunden.

Ét er de ekstremt truede arter, som sumatranæsehornet og den nye tapanuli-orangutang, hvor kun nogle få individer klamrer sig kanten. Men store populationer af millioner eller milliarder individer synes næsten intuitivt at være sikre og nærmest immune over for uddøen.

Sådan behøver det dog ikke at være - tværtimod.

Et nyt studie i det videnskabelige tidsskrift Science viser, stik mod vores intuition, at arter i store populationer kan være evolutionært tilpassede, så hele arten er særligt følsom og faktisk kan forsvinde på et øjeblik.

Det skete for en fugl, de færreste kender, den amerikanske vandredue, som var verdens mest mangfoldige fugl, indtil den fuldstændigt forsvandt på få årtier.

Historien kort
  • Den amerikanske vandredue var engang verdens største fugleart med milliarder af individer, men på bare få årtier uddøde den.
  • Nu kaster genomer fra museumseksemplarer lys på de evolutionære tilpasninger, der har bidraget til, at duen uddøde.
  • Studiet viser, at store populationer sagtens kan være i fare for at uddø, og at det kan gå lynhurtigt, hvis først en tærskel krydses.

»Jeg har været fascineret af den amerikanske vandredue, siden jeg hørte om den første gang,« siger evolutionærbiologen professor Beth Shapiro ved University of California, USA, som har ledet det nye studie.

Millionvis af fugle gav solformørkelse

Den amerikanske vandredue (Ectopistes migratorius) var efter sigende et syn, hvis mage man dårligt kan forestille sig i dag.

Indtil for godt et århundrede siden taltes duernes antal i milliarder, og ifølge beretninger fra 1800-tallet fløj flokkene så enorme, at solen blokeredes som ved en solformørkelse.

Flokkene kunne være flere dage om at passere, og indbyggerne skulle tåle larmen fra millioner og atter millioner af vingeslag, for slet ikke at tale om fugleklatterne, der bogstaveligt talt malede jorden hvid.

Og duesteg er lækkert, så selvfølgelig blev de jagtet.

»Der er fortællinger om folk, som skød en enkelt kugle op i luften og dræbte 10 fugle, fordi kuglen bare gik igennem fuglene,« siger professor Tom Gilbert ved Statens Naturhistoriske Museum, Københavns Universitet, som har været med på studiet.

»Andre anekdoter siger, at man skød haglgevær op i træerne, og duer i tusindvis faldt ned. Folk drev ekstremt voldsom jagt på dem, og man anlagde infrastruktur, så togvogne kunne fyldes med duer og sendes nordpå for at nære befolkningerne.«

Vandreduer uddøde DNA dyr store populationer genetik genomer

Man mener, at der i første halvdel af 1800-tallet var 10 milliarder vandreduer i Nordamerika, hvilket svarede til 50 procent af fuglebestanden. (Foto: Brian Boyle, MP, FPPO photo copyright ROM)

Vandreduens DNA giver indblik i historien

Men nærmest natten over var duerne i naturen væk, og den sidste amerikanske vandredue, Martha, døde i Cincinnati Zoo i 1914.

»Der ingen tvivl om, at menneskets handlinger, og især jagt, udryddede dem. Men det har altid undret mig, hvorfor det ikke lykkedes for nogle få, små populationer at blive hængende et eller andet afsides sted, og jeg har tænkt, at svaret måske lå i deres DNA,« siger Beth Shapiro.

Og ganske rigtigt.

Ved at kortlægge vandreduens DNA har forskerne nu fået et overraskende indblik i artens historie.

Tidligere studie: Ikke menneskets skyld

Sagen er, at diversiteten i arvematerialet kan afsløre, om en art allerede er i knibe.

Genetikere vil kort fortalt forvente, at store populationer har større genetisk diversitet end små populationer, simpelthen fordi der er flere individer, hvor nye mutationer kan opstå.

Men et andet hold forskere viste allerede i 2014, at vandreduens genetiske diversitet var meget lavere, end man skulle forvente, og samtidig viste de, at duens habitat gradvist var skrumpet.

»Det var et rigtig fint studie, og de viste ret overbevisende, at duerne gennem årtusinder havde været på vej mod at uddø - med andre ord, at mennesket blot slog det sidste søm i kisten,« siger Tom Gilbert.

Vandreduer uddøde DNA dyr store populationer genetik genomer

Forsiden af Science viser et billede af den sidste overlevende amerikanske vandredue, Martha, der døde i 1914. (Foto: Science)

Det nye studie modbeviser tidligere teori

Med det nye studie fortæller Beth Shapiro og kolleger dog en helt anden historie.

De har kortlagt og analyseret 4 komplette genomer samt 41 mitokondriegenomer (DNA uden for cellekernen i cellens 'energifabrikker'), udvundet fra forskellige museumseksemplarer.

Mitokondriegenomerne viser, stik modsat 2014-studiet, at vandreduerne havde det rigtig fint og faktisk var vokset i antal gennem de sidste 50.000 år, indtil nybyggerne kom.

»Så der er en konflikt,« siger Tom Gilbert.

Stærk selektion kan udvaske diversitet

For at finde op og ned i, hvilket billede der er rigtigt, har Shapiro og kolleger udnyttet, at de med fire komplette arvematerialer nu har kunnet se på den genetiske diversitet i detaljer.

Kort fortalt har de skannet henover DNA-strengene på duernes kromosomer og fundet et mærkeligt mønster.

Skanningerne viste, at kromosomerne rigtig nok har meget lav diversitet, men den er skævt fordelt, så midten har få mutationer, mens diversiteten er enorm ude i enderne - det er, som om populationens sande diversitet kan ses i enderne, mens noget har visket diversiteten ud i midten af kromosomerne. 

Og det, viser Shapiro og kolleger, kan være sket, ved at der er opstået nye genmutationer, som har givet vandreduerne så stor en fordel, at disse mutationer lynhurtigt er blevet spredt ud i hele populationen.

Det betyder, at meget af den variation, der ellers var opbygget i populationen, kan udvaskes.

Biologerne kalder processen 'rekombination', og du kan blive klogere på begrebet i artiklen Et genom har mange historier.

Vandreduer uddøde DNA dyr store populationer genetik genomer

Vandreduen var skabt til et liv i luften og kunne flyve op til 110 km i timen. (Foto: Bailey Library and Archives, Denver Museum of Nature&Science)

Det var menneskets skyld

Det sære mønster hænger godt sammen med, at Beth Shapiro og kolleger kan vise, at der er 32 gener i midten af kromosomerne, som netop bærer tegn på en meget kraftig positiv selektion. 

Det vil sige, at disse gener har været en stor fordel, mens negativ selektion er mutationer, som giver en ulempe og derfor selekteres ud af populationen over tid. (Læs også boksen om Lewontins paradoks under artiklen.)

Når forskerne ser nærmere på, hvad de 32 gener laver, finder de bl.a. gener knyttet til immunforsvaret, fordøjelse af sukkerrig føde og regulering af stress, hvilket altsammen må have været vigtigt for at klare tilværelsen i store flokke.

»Det er spændende, at de gener alle ser ud til at have haft betydning for deres fødebiologi og sociale liv i store flokke,« skriver populationsgenetiker Jesper Bechsgaard og professor Michael M. Hansen, Institut for Bioscience, Aarhus Universitet, i en email efter at have læst artiklen.

»Det, der har været gavnlige tilpasninger, da populationerne var store, kunne imidlertid så blive en ulempe, da populationerne blev små, og potentielt have medvirket til den dramatisk hurtige udryddelse.«

Resultatet peger på, at da menneskets voldsomme jagt på få årtier reducerede vandreduernes antal dramatisk, var de simpelthen for dårligt tilpassede til at overleve i bittesmå populationer, og derfor uddøde de.

»Det giver et meget andet billede end den oprindelige artikel, hvor mennesket blot gav dem nådesstødet. I stedet ser det ud til, at det faktisk var os, som jagtede dem, til et niveau hvor de ikke længere kunne overleve,« siger Tom Gilbert.

Måske døde duerne af depression

Det lyder måske lidt sært, at fugle ikke skulle kunne få afkom, bare fordi de ikke længere var så mange.

»Men spørger man folk i zoologiske haver, vil det ikke overraske nogen - avl er meget mere komplekst, end de fleste forestiller sig. Tænk bare på, hvor svært det er at få pandaen til at yngle,« siger Tom Gilbert.

Det kan være, vandreduen var meget kræsen, eller måske simpelthen blev deprimeret af den pludselige ensomhed.

Ingen ved præcis, hvordan vandreduen reagerede, men opdagelsen af, at store populationer kan have indre tilpasninger, som gør dem sårbare, kan være dårligt nyt for arter i dag.

Vandreduer uddøde DNA dyr store populationer genetik genomer

Vandreduen levede hovedsageligt af frø fra bøg, eg, kastanje og andre frø og bær i skoven. Om sommeren kunne den også spise orm og insekter. (Foto: Brian Boyle, MP, FPPO photo copyright ROM)

Skræmmende perspektiv for andre arter

»Det er en spændende, men også skræmmende tanke. Det kan være med til at forklare, hvorfor talrige arter i løbet af kort tid kan blive udryddet. I stedet for gradvist at gå tilbage i antal, kan der være en tærskel, hvor det pludseligt går rivende galt,« skriver Jesper Bechsgaard og Michael M. Hansen.

»'Desværre' er artiklen meget relevant, forstået på den måde, at der er flere og flere arter, som fra at have været enormt talrige, nu er gået kraftigt tilbage.«

De nævner som eksempel de den europæiske ål, hvor bestanden nu kun er få procent af, hvad den var for 30-40 år siden.

»Det er derfor vigtigt at forstå, hvad der førte til en art som vandreduens meget hurtige udryddelse, så man kan undgå lignende katastrofer i fremtiden,« skriver Jesper Bechsgaard og Michael M. Hansen.

Ofte vil dyrene i kæmpeflokke være såkaldte 'nøglearter' i økosystemerne, dvs. arter, som man meget nødigt vil se forsvinde, fordi det medfører en kaskade af uforudsigelige effekter.

»Den gode nyhed er, at deres genomer heldigvis bærer på historien, og ved at kortlægge dem har vi bedre mulighed for at finde på strategier til at beskytte dem,« siger Beth Shapiro.

Lewontins paradoks

Ud over at give et kig ind i den amerikanske vandredues historie er studiet også en udforskning af grundlæggende evolutionsdynamik for populationer.

»Det rammer lige ned i en klassiske diskussion i evolutionsbiologien kaldet 'Lewontins paradoks',« skriver Jesper Bechsgaard og Michael M. Hansen.

Kort fortalt handler det om den intuitivt logiske idé om, at store populationer har høj genetisk diversitet, og paradokset kommer, fordi det i praksis har vist sig ikke altid at holde stik, og at variationen i de store populationer er mindre.

Og hvordan kan det så være?

Der er mindst to forklaringer:

  1. Dels kan populationer have bølget i antal gennem historien og i bølgedalene mistet store dele af den opbyggede variation ved at gå igennem kriser - 'flaskehalse' - hvor kun en brøkdel har overlevet og givet variationen i deres genomer videre.
  2. Den anden mulighed er, at selektionens kniv bliver skarpere, jo større populationen er, indtil den med kirurgisk præcision effektivt kan luge ud i selv mutationer, som kun giver en uanselig fordel eller ulempe.

Begge muligheder holder vand, men om det ene eller andet scenarie er det rigtige, er meget omdiskuteret og svært at teste.

Det er her vandreduens genom er spændende som et godt eksempel på den anden hypotese.

»Det er ikke nogen tosset ide at se på vandreduen i denne sammenhæng,« skriver Bechsgaard og Hansen.

»Men det er heller ikke nemt, så vi er ikke sikre på, at diskussionen stopper her - men vi tror, at det bliver en god diskussion.«

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.