My beloved Brontosaurus

Brian Switek är en äkta dinosaurienörd. Hans passion för dinosaurier märks tydligt i hans skrivande, både på hans blogg Laelaps och i boken My beloved Brontosaurus, och gör att ett ämne som skulle kunna vara rätt torrt och tråkigt blir underhållande och spännande. Jag är har onekligen ett stort intresse för det mesta som är gammalt, ju äldre desto bättre, men har aldrig haft samma brinnande intresse som Brian för just dinosaurier. Trots det gillar jag den här boken, och jag håller med Brian om att det kanske viktigaste resultatet av de senaste decenniernas dinosaurieforskning är att dinosaurier nu framstår som betydligt mycket mer intressanta och spännande varelser än de gjort tidigare.

Brians bok handlar både om de dinosaurier som en gång existerade i verkligheten och om de som har blivit ikoner inom populärkulturen. Dessa två grupper är båda fascinerande på sitt sätt, men de har inte så mycket gemensamt. Det är här Brontosaurus kommer in i bilden. Denna stora, klumpiga, dumma, träsklevande best har länge varit en av dinosaurievärldens stora kändisar, och var Brians stora favorit som barn. Han blev därför oerhört besviken när han insåg att Brontosaurus aldrig funnits i verkligheten utan skapades av en felaktig ihopmontering av skelettdelar från olika dinosaurier. Brontosaurus används i boken som en symbol för vår bild av dinosaurier, så som vi ser dem på TV, i museer, som leksaker och i reklamen. Så som vi gärna vill att de ska ha varit också i verkligheten.

Vetenskapens syn på dinosaurier stämmer rätt dåligt med populärkulturens bild av dem. För det första så var långt ifrån alla stora reptiler som levde under trias, jura och krita dinosaurier. Dessutom levde inte alla dinosaurier samtidigt. De dök upp under trias, men i början, under 30 miljoner år eller så, hade de en ganska tillbakadragen roll. Först därefter kom deras storhetstid. Denna varade dubbelt så länge (!) som hela den tid som förflutit sedan det berömda massutdöendet i slutet av krita. Och de var varken dumma eller tröga djur.

Det som finns kvar av dinosaurierna är inte mycket. Fossiliserade ben, fjädrar, fotspår, dynga och, om man har riktigt mycket tur, bon och ägg. Skeletten är sällan hela, utan snarare enstaka ben här och där, vilket gör att det ofta är svårt att veta vilka ben som tillhör vilken sorts dinosaurie (därav Brontosaurus-fiaskot). Trots det lite taskiga utgångsläget har forskarna ändå under de senaste decennierna lyckats lära sig rätt mycket om bland annat dinosauriernas sociala liv, deras fysiologi och till och med deras sjukdomar. Förutom skador så plågades de stackars djuren bland annat av parasiter och cancer, vilket man kan se spår av i skeletten.

Det finns däremot mycket man inte kan utläsa ur dinosaurieskelett. Om dinosaurierna hade läten, och hur de i sådana fall lät, är en sådan sak, vilket naturligtvis inte på något sätt hindrat folk från att försöka (åter)skapa dinosaurieläten. En annan sak som Brian påpekar att man inte kan avgöra från dinosaurieskelett är kön. Enda undantaget är om dinosaurien i fråga var gravid när den dog. Åtminstone vissa dinosaurier tog hand om sina ungar, och det brukar förutsättas att det var honornas uppgift, men det är alltså bara en gissning.

Naturligtvis tar Brian också upp det här med fjädrarna. Alla fakta tyder på att de flesta dinosaurier var fluffiga. Fluffet bestod inte av päls utan av fjädrar. Även allas favoritrovdjur T. rex var fluffig. Detta är ett faktum som tagits emot med stor irritation bland de traditionalister som föredrar de klassiska fjälliga dinosaurierna, som exempelvis Steven Spielberg i hans Jurassic Park-filmer. Till och med Brian erkänner att han har lite svårt för vissa rekonstruktioner av fluffiga dinosaurier. Vetenskapen har till och med kommit på en metod för att avgöra vilken färg dinosauriefjädrar hade, vilket jag tycker är jättehäftigt! Fjädrarna finns naturligtvis kvar hos den enda grupp av dinosaurier som överlevde massutdöendet vid slutet av krita, nämligen fåglarna, fast deras fjädrar är specialanpassade för flygning.

Som traditionen bjuder i amerikansk populärvetenskap har författaren en tendens att upprepa sig, men boken är ändå av hanterbar längd. Inbunden, i lite större pocketstorlek, är texten drygt 200 sidor. Och omslaget, som är en utvikningsbar dubbelsidig affisch, är helt underbart kitschigt och gulligt. Det enda jag egentligen har svårt för i denna bok är Brians besatthet av att i rätt stor detalj beskriva hur han kör till olika museer och utgrävningar. Vad har dessa upprepade utläggningar om bilar och vägar med saken att göra?

Kanske är det klipp och klistrandet som utgör skillnaden

När man säger att en gen ”uttrycks” eller att den ”är aktiv” betyder det att informationen överförs från DNA:t till ett budbärar-RNA (mRNA = messenger RNA) för att sedan översättas till ett protein.

DNA -> mRNA -> Protein

Francis Crick kallade detta för den centrala dogmen inom molekylärbiologin, och detta enkla 1:1:1 förhållande har utgjort grunden för i princip all molekylärbiologi ända sedan dess. Tyvärr är biologi sällan så enkelt i verkligheten, och det gäller även denna process. En gen ger nämligen oftast inte upphov till ett protein, utan till många. Och då menar jag inte bara att det bildas många likadana proteinmolekyler, utan även att en gen faktiskt kan ge upphov till flera olika sorters proteiner.

I eukaryoter och arkéer består gener av exoner och introner. Exonerna är de delar av DNA:t som innehåller själva instruktionerna för hur proteinet ska byggas. Intronerna däremot används inte för att göra proteiner utan klipps bort från mRNA-molekylerna innan dessa är färdigtillverkade. Vad intronerna har där att göra, när de ju ändå bara klipps bort, är inte helt klarlagt. Ibland kan de innehålla information som avgör när och var genen är aktiv, men oftast verkar de inte göra någonting alls.

Saken är den att när intronerna vSplicing_overviewäl har klippts bort kan exonerna klistras ihop igen på flera olika sätt. Detta kallas alternativ splitsning, vilket är en försvenskning av alternative splicing, och illustreras av figuren till vänster (från Wikipedia) där boxarna i pre-mRNA:t är exoner och de tjocka strecken mellan dem är introner. Genom att sätta ihop olika kombinationer av exoner får man två olika mRNA:n och därmed två olika proteiner. Dessutom händer det ibland att inte alla introner verkligen klipps bort, vilket ger ännu fler pusselbitar att leka med. Den mer korrekta varianten av dogmen ska alltså snarare vara:

DNA -> flera olika mRNA:n -> flera olika proteiner

Hittills har forskarna generellt ganska dålig koll på vad detta alternativa splitsande egentligen har för betydelse. De flesta har istället satsat hårt de senaste åren på att mäta och jämföra hur mycket mRNA som bildas från olika gener i alla upptänkliga vävnader av alla möjliga utvecklingsstadier hos mer eller mindre alla organismer man fått tag i. Normalt skiljer forskarna då inte på olika varianter av mRNA från samma gen, utan mäter allihopa tillsammans och kallar det för ”nivån på genaktiviteten”.

Vi har vetat ett bra tag nu att alla ryggradsdjur har ganska lika arvsmassor med ungefär samma gener. Inte heller verkar det finnas några markanta skillnader i nivån på genaktiviteten mellan motsvarande organ i olika sorters ryggradsdjur. I alla fall inte tillräckligt stora skillnader för att kunna förklara varför olika ryggradsdjur faktiskt ser ganska olika ut. Men kanske har man mätt fel saker?

I en artikel som publicerades förra året i Science presenterade 17 st forskare att de upptäckt att det finns tydliga skillnader i alternativ splitsning mellan samma organ i olika ryggradsdjur. De mätte både den alternativa splitsningen och nivån på genaktiviteten i flera olika organ i människa, schimpans, orangutang, makak, mus, pungråtta, näbbdjur, kyckling, ödla och groda. Det visade sig dels att alternativ splitsning var vanligare i primater än i de övriga ryggradsdjuren och dels att den alternativa splitsningen var artberoende snarare än organberoende. Tvärtom mot nivån på genaktiviteten som var organberoende snarare än artberoende. Dessa resultat antyder att vi kanske borde ägna mer tid åt att studera alternativ splitsning och mindre tid åt att mäta mängden av olika geners mRNA om vi vill förstå vad som egentligen skiljer de olika ryggradsdjuren åt. Möjligen gäller också samma sak för växter?

Referens: Barbosa-Morais m.fl. (2012) The Evolutionary Landscape of Alternative Splicing in Vertebrate Species. Science 338, s.1587

Pollineringens historia

Att blommo2009_08020166rnas och insekternas evolution har följts åt och drivit på varandra är ingen nyhet, men hur uppstod detta samarbete? Darwins klassiska teori om naturligt urval fungerar utmärkt för att förklara varför samarbetet mellan blommor och pollinerare fortsatte och utvecklades vidare när det väl uppstått, men förklarar inte hur och när samarbetet uppstod till att börja med.

Naturligt urval innebär i korthet att de individer som är bäst anpassade till sin livsmiljö är mest sannolika att få barn som i sin tur överlever till vuxen ålder och själva blir föräldrar. Naturligt urval är en konsekvens av två saker. Att resurserna inte är oändliga och att olika individer av samma art inte är helt identiska och därmed inte har samma förutsättningar. Dessa två observationer kan verka självklara, men dessa enkla insikter har ofta ignorerats och förnekats av religiösa och ideologiska skäl.

Ofta förutsätts det att insektspollinering var en innovation som uppstod med blommorna. Det stämmer inte. De nakenfröiga växterna har också pollen som behöver föras till fröämnena i honkottarna. Idag är barrträd och ginkgo undantagslöst vindpollinerade, men både kottepalmer och gnetaler är insektspollinerade.

Gnetaler producerar söta pollineringsdroppar både han- och honkottar, vilket lockar pollinerare. Kottepalmer producerar också pollineringsdroppar, men de är inte lika söta. Deras pollinerare äter istället pollen och andra växtdelar. Möjligen lockas insekterna till kottarna av att pollineringsdropparna luktar gott (om man är en insekt). Även barrträd och ginkgo har pollineringsdroppar. De utsöndras från fröämnena och används för att suga in pollen i själva fröämnet och att för att få pollenkornen att gro.

Den äldsta fossila växten med anpassningar som associeras med insektspollinering var en fröormbunke som levde under karbonperioden. Insektspollinering blev dock aldrig något dominerande mode bland fröormbunkar som generellt föredrog vindpollinering. Även under Mesozoikum var kottepalmer och gnetaler insektspollinerade, och under senare delen av perioden dök ju blomväxterna också upp, men under Mesozoikum fanns dessutom insektspollinerade barrträd (specifikt familjen Cheirolepidiaceae) och bennettiter. Bennettiterna var en utdöd grupp av fröväxter som hade tvåkönade kottar och två integument i fröämnena. Eftersom deras kottar påminde en aning om blommor har de ofta kopplas till blomväxternas evolution, men hur det ligger till med den saken är inte avgjort.

De nakenfröiga växterna använde alltså insektspollinering långt innan det fanns några blommor. De använder dessutom åtminstone delvis samma sorts signaler som blommorna för att locka pollinerare. Den uppenbara slutsatsen är därför att blomväxterna sannolikt helt enkelt övertog sina pollinerare från de nakenfröiga växterna. Blommornas insektspollinering var inte alls någon innovation! Blomväxterna övertog och vidareutvecklade ett samarbete som redan var gammalt och väl inarbetat. Att blomväxterna och insekterna sedan tillsammans tagit detta samarbete till helt nya höjder är en annan historia.

Kommentar: Gnetaler är mitt egenpåhittade namn på växter i ordningen Gnetales, vilken idag består av de tre släktena Gnetum, Ephedra och Welwitschia. Så vitt jag vet finns det inget etablerat svenskt namn på ordningen, vilket behövs om man ska kunna prata om fröväxternas evolution på svenska.

Referens: Labandeira m.fl. (2007) Pollination drops, pollen, and insect pollination in Mesozoic gymnosperms. Taxon 56, s. 663 (tips: googlar du lite kan du hitta denna artikel som gratis pdf)

Hur jättebläckfisken blev filmstjärna

En av de mest kända händelserna i vetenskapsvärlden under det senaste året är att forskare för första gången lyckats filma jättebläckfisken i sin naturliga miljö. Jättebläckfisken antogs länge vara ett mytologiskt sagomonster snarare än ett riktigt djur, och ännu idag vet forskarna mycket lite om jättebläckfiskar.

TED berättar Edith Widder hur det gick till när de lyckades filma jättebläckfisken. Och ja, jättebläckfisken är med i videon.

Namiböknens älvringar avslöjade

De flesta artiklar som publiceras i Nature och Science är väldigt avancerade och berör ofta något politiskt aktuellt eller medialt gångbart ämne, men fortfarande dyker det ibland upp lite mer udda historier. Norbert Juergens publicerade en artikel i veckans nummer av Science (vol. 339, s. 1618) med titeln The Biological Underpinnings of Namib Desert Fairy Circles, d.v.s. den biologiska orsaken till Namiböknens älvringar.

Älvringarna i fråga är cirkelformade hål i vegetationen, där mitten av hålet helt saknar växter. Fenomenet påminner en aning om de häxringar som förekommer i svenska trädgårdar och orsakas av svampar, men i häxringar är inte mitten av ringen tom. Vad som orsakat de namibiska älvringarna har tydligen hittills varit ett mysterium. Norbert noterade att älvringarna enbart förekommer på sandiga jordar och verkar fungera som vattenreservoarer under torrperioderna. Vattnet sugs upp av de perenner som växer i en ring runt den bara jorden i mitten.

Norbert misstänkte att fenomenet måste orsakas av något levande och han började noggrant notera vilka djurarter som förekommer i älvringarna. En sandtermit (Psammotermes allocerus) visar sig vara den enda som alltid är närvarande, och den finns dessutom även i älvringar som precis börjat bildas. Sandtermiten gräver sig ner i jorden och äter växtrötterna inne i älvringen, vilket dödar alla växter som försöker växa där. Den fortsätter även att med tiden utöka storleken på älvringen genom att äta av rötterna på växterna längst in. Resultatet av termitens ätande är inga ettåriga växter kan etablera sig på den bara jorden när regnen kommer, och perennerna längs ringkanten skyddas därmed från konkurrens. Gångarna den gräver gör också att vatten lättare tränger ner i jorden när det regnar.

Vad Norbert inte testade var att som ett experiment tillsätta sandtermiten på ett nytt ställe med rätt sorts jord och se om detta får älvringar att bildas även där, vilket skulle ha stärkt hans bevisföring i ämnet. Norberts teori är alltså att termiten är en liten jordbrukare som odlar och försvarar sitt matförråd, eller som Norbert kallar det, den utövar ”active ecosystem engineering”. Kombinationen vatten, frodig växtlighet och småkryp drar även till sig andra arter, så dessa älvringar är närmast små oaser i öknen.

Vårpromenad

2013_0331håga_änder0007Älskar ljudet av porlande vatten på våren. Ännu är det för kallt för att växterna ska vakna till liv, men fåglarna är i alla fall igång. På dagens promenad såg jag bland annat ett par gräsänder som simmade i en vak i Hågaån. När jag kom hem igen kutade en ekorre upp och ner för träden precis framför mig, men den var lite för snabb för att jag skulle hinna ta ett bra foto av den. Så lite djur finns det i alla fall att titta på när man är ute och går.

Blommor och humlor kommunicerar med elektricitet

Blommor ökar sina chanser att bli pollinerade genom att sända ut signaler som når flera olika sinnen samtidigt hos deras pollinerare. Djuren ser färger och former, de luktar på dofterna och deras känsel ger dem information om ytstrukturen. Nu har forskarna upptäckt att humlor har ytterligare ett sinne som de använder för att kunna känna igen blommor. De kan känna formen på blommornas elektriska fält.

Flygande insekter som t.ex. humlor är normalt positivt laddade medan blommor har negativ elektrisk potential. Det finns därför en elektrisk spänning mellan de två när de befinner sig nära varandra. Det är känt sedan tidigare att elektriska fält hjälper till att överföra pollen, och att blommans elektriska potential förändras när den blivit pollinerad. Vad som inte var tidigare känt är att humlor kan avläsa formen och styrkan på blommors elektriska fält och använda denna information för att hitta blommor som ger bra med mat.

Växer är naturligtvis jordade via kontakten med marken, men det finns ändå tillräcklig potentialskillnad mellan blommorna och atmosfären för att ett elektriskt fält ska uppstå. Formen på detta fält beror på blommans form, och skiljer sig alltså åt mellan olika typer av blommor. Det visade sig att humlor kan lära sig känna igen blommor som ger bra med mat baserat enbart på skillnader i blommornas elektriska fält. Dessutom påverkas blommans elektriska potential när det kommer i kontakt med en humla, vilket skulle kunna tala om för nästa humla som kommer flygande att ”här har nyss någon annan varit och ätit”. Den ändras som sagt också när blomman pollinerats, vilket antagligen betyder ”nu är maten slut”.

Dominic Clarke, Heather Whitney, Gregory Sutton och Daniel Robert. Detection and Learning of Floral Electric Fields by Bumblebees. Science,  21 februari 2013. DOI: 10.1126/science.1230883

Se också vetenskapsradion.