Du har ingen artikler på din læseliste

Hvis du ser en artikel, du gerne vil læse lidt senere, kan du klikke på dette ikon

Så bliver artiklen føjet til din læseliste, som du altid kan finde her, så du kan læse videre hvor du vil og når du vil.

Læs nu
Du har ingen artikler på din læseliste
Artiklen er føjet til din læseliste Du har ulæste artikler på din læseliste

Foto: Janus Engel

Da fuglene tabte tænderne og erobrede luftrummet

Fugle nedstammer fra dinosaurerne. Da dinosaurerne forsvandt for cirka 65 millioner år siden, blev det fuglenes svar på big bang. Et internationalt forskerhold under dansk ledelse har nu fået sat skik på fuglenes ellers rodede stamtræ.

Da de første mennesker så dagens lys, var det til lyden af fuglesang. For da vores art, homo sapiens, blandede sig med de andre levende væsener på planeten for cirka 200.000 år siden, havde den store familie af moderne fugle erobret luftrummet cirka 55-65 millioner år tidligere. Så hvis udviklingshistorien om de moderne fugle var en tyk bog, ville der kun være mennesker med på den allersidste side i det allersidste afsnit.

Der er en god grund til at dvæle ved fuglenes udviklingshistorie i dag. For det er lykkedes et internationalt forskerhold at kortlægge den komplette arvemasse – genomet – hos hele 48 forskellige fuglearter, som repræsenterer alle hovedgrupper, også kaldet ordener, af nulevende fugle.

Foto: ENGEL JANUS

Kortlægningen af fuglenes arvemasse er sket hos BGI i Kina, som er verdens førende forskningsinstitution, når det gælder om at bryde livets kode, dna, ned til de mindste enheder fra forskellige organismer. I den aktuelle undersøgelse er det altså kinesiske sekventeringsmaskiner, der har pløjet sig gennem arvemassen hos de mange fugle og bestemt rækkefølgen af de fire byggesten a, c, g og t. På den måde har forskerne fået sat skik på fuglenes stamtræ og fundet ud af, hvilke fuglearter der skal sidde på hvilke grene, og hvem der først kom på vingerne.

»Der findes basalt set tre slags fugle. De strudslignende som emu og struds, hønse- og andefugle og så de moderne som for eksempel rovfugle og sangfugle, som udgør cirka 95 procent af alle fuglearter«, siger professor Tom Gilbert fra Statens Naturhistoriske Museum ved Københavns Universitet, som har været en af de ledende kræfter i den historiske kortlægning af mange fugles dna.

»Ved at kortlægge deres komplette arvemasse har vi nu kunnet placere fuglene på de rigtige grene i deres stamtræ, og vi har ad den vej fået et meget klarere billede af fuglenes tidlige evolutionshistorie«, siger han.

Fuglenes nye stamtræ blev offentliggjort i et af verdens førende tidsskrifter Science i fredags og har fra dansk side modtaget økonomisk støtte fra Lundbeckfonden og Danmarks Grundforskningsfond.

Vild med den flyvende rotte

Det var Tom Gilbert, der for fire år siden havde et brændende ønske om at få kortlagt duens genom.

»Jeg har altid været fascineret af duer og især dem, som flyver rundt i storbyer, og som folk elsker at hade. I mine øjne er duer en overset organisme, på trods af at man ser dem over hele verden. Tamduen kom oprindelig fra middelhavsområdet, men har siden spredt sig til stort set hele verden, fordi europæerne tog dem med, da de koloniserede verden og slap dem fri, når de nåede frem. De findes i mange varianter, og Darwin brugte dem som argumentation for evolution. Og lige siden er de stort set blevet ignoreret rent videnskabeligt«, siger Tom Gilbert.

Derfor tog Tom Gilbert i 2010 kontakt til den kinesiske videnskabsmand Guojie Zhang, som pendler mellem Kina og Biologisk Institut ved Københavns Universitet, og spurgte, om de havde lyst til at kortlægge arvemassen fra hans yndlingsfugl. Kineserne var imødekommende, men havde tilsyneladende større ambitioner på fuglenes vegne. Så de besluttede sammen at kortlægge arvemassen fra hele 48 fugle, inklusive duen.

I samarbejde med fugleprofessor Jon Fjeldså fra Center for Makroøkologi, Evolution og Klima ved Københavns Universitet planlagde Tom Gilbert, hvad det var for nogle fugle, der skulle analyseres. De to professorer fandt frem til fugle, der repræsenterede forskellige ordener på fuglenes stamtræ. Dernæst indledte de det store indsamlingsarbejde af dna-prøver, som efterfølgende skulle sendes til analyse i Kina.

Foto: Janus Engel

Cirka halvdelen af dna-prøverne kom fra Zoologisk Have i København. Enten fra nedfrosne vævsprøver eller fra friske blodprøver taget på havens fugle, for eksempel papegøjen, pelikanen og flamingoen. Det var dyrlæge Mads F. Bertelsen fra København Zoo, som stod for denne indsamling af dna-prøver og etablerede kontakt til andre zoologiske haver, museer og forskningsinstitutioner, som kunne ligge inde med dna-prøver fra en stor del af de mange fugle.

»Mads F. Bertelsen har været uhyre nyttig og uden hans lager af blod- og vævsprøver fra hans fryser, var vi ikke kommet i mål med det store projekt«, siger Tom Gilbert og fortsætter:

»Vi sendte også to studerende til Tyskland i bil, så de kunne tage en blodprøve på en gøgeellekrage i fugleparken i Walsrode. De havde tøris med, så de kunne køle blodprøven ned, så dna´et ikke blev nedbrudt på vej hjem til København«.

Pil ikke ved den amerikanske ørn

Det var også meningen, at arvemassen fra USA´s ikoniske nationalfugl, den amerikanske havørn, skulle sendes til Kina for at blive sekventeret. Det var samarbejdspartnerne fra Duke University også indstillet på, lige indtil de fik kontraordre.

»Vores amerikanske kolleger fik at vide fra personer højt oppe i det politiske system, at de godt kunne glemme tanken om at sende dna fra Amerikas nationalfugl til Kina. Derfor blev der ikke sendt dna til Kina, og amerikanerne kastede sig så ud i at sekventere ørnen selv. Vi valgte som en nødløsning at sende dna fra den europæiske havørn til Kina, så vi var sikre på at have en tæt beslægtet ørn med, hvis nu amerikanernes soloprojekt skulle vise sig at fejle. Det lykkedes for amerikanerne, og det betød, at vi kunne forsyne vores stamtræ med to nærtbeslægtede ørne«, siger Tom Gilbert.

Kortlægningen af de mange fugles genomer har involveret mere end 200 forskere fra 80 forskningsinstitutioner i 20 lande og blev døbt ’The Avian Phylogenomics Consortium’. Det er så 9 supercomputere – blandt andet en fra DTU – som har analyseret de svimlende mængder data og fået samlet stamtræet som et gigantisk puslespil.

»Lige siden Darwin har man forsøgt at få fuglenes evolutionshistorie til at gå op, men det er ikke lykkedes før nu. Det skyldes, at vi nu står med den fulde genetiske kode fra hele 48 fugle, og så kan vi se, hvilke fugle der er nærtbeslægtede, og hvilke fugle der er meget langt fra hinanden«, siger Tom Gilbert.

Foto: ENGEL JANUS

Jon Fjeldså nævner et eksempel:

»Prøv at forestille dig en lappedykker og en flamingo stå ved siden af hinanden. Anatomisk og morfologisk skulle man ikke tro, at de er beslægtede og hører til den samme familie. Men det gør de, for det viser vores genomanalyse. Et træk, de to fugle har til fælles, er for eksempel, at de begge lægger æg, hvor skallen er lavet af kalciumfosfat, mens æg fra alle andre fugle er lavet af kalciumkarbonat«.

Grunden til, at det historisk set har været svært at få kortlagt den præcise udviklingshistorie for de moderne fugle, er, at det skete meget hurtigt set ud fra en evolutionær målestok.

»De moderne fugles udviklingshistorie tog for alvor fart efter meteornedslaget på Yucatanhalvøen i Mexico for cirka 65 millioner år siden, som tog livet af dinosaurerne først på den nordlige halvkugle og senere på den sydlige. Verden fik et klimachok, som dræbte rigtig mange dyr og også de fleste fugle. Men heldigvis var der nogle få fuglearter, som overlevede og rejste sig fra den sorte aske. De fugle, der overlevede klimachokket, kom typisk fra Australien, Sydafrika og Antarktis, hvor der var anderledes varmt på den tid sammenlignet med i dag«, siger Jon Fjeldså.

Det er fra den store massedød og 10 millioner år frem, at den store eksplosion i nye fuglearter sker, og som også populært bliver kaldt for fuglenes svar på big bang. Fordi fuglene – på små 10 millioner år – går fra at fylde næsten ingenting til at blive de mest artsrige dyr blandt hvirveldyrene med hele 10.000 nulevende arter.

Fra dinosaurer til tandløse fugle

Fuglene er de eneste levende efterkommere af dinosaurerne, og man har en tendens til at glemme, at fugle er dinosaurer. Det vil sige, at deres glubske forfædre sandsynligvis var varmblodede, havde tre gribekløer på fødderne, bar en fjerdragt og var på vej til at udvikle et let skelet med hule knogler, som var et skridt på vejen til senere at kunne mestre flyvningens kunst til perfektion.

Der var dog en forskel mellem disse mellemformer af dinosaurer og fugle og så de moderne fugle, vi kender i dag. Deres mund var fyldt med skarpe tænder, som et berømt fossilt fund fra 1861 af ’urfuglen’ Archaeopteryx vidnede om: En dinosaurlignende fugl, som slog sine folder i slutningen af juratiden for cirka 150 millioner år siden og formentlig var en del af den lange udviklingshistorie, som mange millioner år senere førte til de moderne fugle.

Foto: Janus Engel

Når det gælder tænder, så kan man nu trække interessant information ud af det forfinede stamtræ. For den aktuelle kortlægning viser med stor tydelighed, at den cirka 116 millioner år gamle forfader til alle de nulevende fugle – modsat Archaeopteryx – har været tandløs. For uanset hvilken orden eller familie de 48 fugle kommer fra, så har de fået ødelagt de gener, som er ansvarlige for tanddannelse og produktion af emalje.

»Vi kan se, at fuglene har de arveanlæg, der skal til for at lave tænder, men generne er ødelagt og kunne minde om en genetisk kirkegård. Det vil sige, at fuglene på deres udviklingsvej har mistet tænderne meget tidligt og udviklet et næb i stedet for. Det skal vi måske prise os lykkelige for i dag, for hvem havde lyst til at nærme sig en kylling med fuldt tandsæt i dag?«, siger Tom Gilbert.

Kortlægningen af fuglenes genomer kan også komme til at gøre os klogere på vores egne sprogkundskaber og talegaver. For nogle sangfugle, papegøjer og kolibrier er gode til at imitere lyde, og forskerne har i deres arbejde indkredset cirka 50 gener, der er involveret i den evne. Gener, som også findes hos mennesker og er aktive i vores sprogcentre i hjernen. Så evnen til at tale og lære lyde er unikt for fugle og mennesker og er opstået uafhængigt af hinanden. Alle 50 gener er involveret i etablering af neuronforbindelser i hjernen.

Blandt de 48 fugle i projektet har forskerne også sekventeret japansk ibis som en repræsentant for storkefuglene, som lever i Japan og Kina. Den har været truet af udryddelse og har været nede på blot 7 individer på et tidspunkt. Lige nu findes der en koloni på cirka 500 individer i Centralkina og et mindre antal i japansk fangenskab. Forskerne håber, at kortlægningen af ibissens fulde genom kan blive en nøgle til at forstå, hvad det var i miljøet, der fik bestanden til at bukke under.

»Vi har sat gang i et nyt projekt, hvor vi vil analysere vævsprøver fra japansk ibis, som levede for 100 år siden – ved at isolere dna fra fødderne på udstoppede fugle fra zoologiske museer og sekventere det til mindste detalje. Det kan forhåbentlig give os svaret på, om fuglene for 100 år siden var udstyret med et miserabelt immunforsvar, eller om de eksempelvis var særligt følsomme over for de pesticider, som blev brugt til at sprøjte rismarkerne. Og så vil det være interessant at se, om de japanske ibisser, der har overlevet krisen, har fået nogle forandringer i deres genom, der gør dem stærkere og øger deres chance for at overleve«, siger Jon Fjeldså.

Den ny viden om fuglenes evolutionshistorie kan også blive vigtig i kampen om at bevare fuglenes mangfoldighed. De forsvinder med alarmerende hastighed. På tværs af 25 europæiske lande er der cirka 420 millioner færre fugle i dag, end der var i 1980, en nedgang på cirka 20 procent blandt 36 af de mest almindelige arter. Men det er ikke derfor, at fuglesangen nærmest er forstummet i Danmark. Det er, fordi det er vinter.

Publiceret 16. december 2014

Læs mere

Annonce

For abonnenter

Annonce

Podcasts

Forsiden

Annonce