Den ene sneglen legger egg, den andre føder levende unger. Hva har skjedd?

Noen ganger bringer evolusjonen med seg nyvinninger som er skikkelige «game-changers» for naturen. Øyet og synssansen blir til. Fugler begynner å fly. Man begynner å føde levende unger, i stedet for å legge dem fra seg på bakken som egg.

Forskerne kaller det nøkkel-innovasjoner, sentrale «oppfinnelser» i artenes utvikling som gir organismene helt nye muligheter til å leve og formere seg. Men hvordan oppstår slike nyvinninger?

– Problemet med å studere de underliggende genetiske mekanismene bak slike store endringer er at de ligger så veldig langt tilbake i tid. Jo mer tid som har gått, jo vanskeligere er det, sier forsker Anja Westram ved Nord universitets Fakultet for biovitenskap og akvakultur.

Dusinvis av mutasjoner

Men på svabergene i fjæra lever et lite dyr som har gitt forskerne muligheten til å studere slike dramatiske genetiske endringer, om ikke i sanntid så i hvert fall i relativt kort tid etter at de har oppstått.

Den lille sneglen Littorina saxatilis, kalt steinsnegl på norsk, ser nøyaktig likedan ut som sin nære slektning Littorina arcana. Men mens sistnevnte formerer seg på den vanlige sneglemåten ved å legge egg, føder steinsneglen fiks ferdige sneglebarn.

Nylig kunne Westram og hennes forskerkolleger vise hvordan overgangen fra å legge egg til å føde levende unger hos disse sneglene mest sannsynlig ble utviklet i løpet av de siste 100.000 år. Resultatene ble nylig publisert i det prestisjetunge tidsskriftet Science.

– Et av de store spørsmålene er om slike endringer oppstår på grunn av en enkelt, avgjørende mutasjon, eller om det er en serie av mutasjoner. Vi fant at det var snakk om dusinvis av mutasjoner innenfor femti ulike små regioner, såkalte genom-vinduer. Disse var spredt ut over hele genomet til sneglen, forteller Westram.

Et genom er den totale mengden arvemateriale som organismen bærer på. Alt DNAet i cellene, fra A til Å. Det er med andre ord ikke ett enkelt gen som fører til skiftet fra egglegging til levendefødte unger. I hvert fall ikke hos disse sneglene.

Egg gir begrensninger

De muterte genene ligger heller ikke samlet i en slags «føde-levende-unger»-seksjon i DNAet.

– I stedet er det fordelt over en rekke ulike gener, som antagelig koder for ganske forskjellige ting, sier Westram.

– Man skulle tro genene var samlet i en bestemt region av DNAet?

– Ja, nettopp. Det er derfor mange forskere finner disse funnene interessante. Man har teorier om hvordan slike store endringer skjer. At det er én stor heldig mutasjon som endrer en bestemt egenskap. I noen tilfeller kan det nok skje, men vi fant at det var mange. Spredt ut over det hele.

Resultatet av skiftet fra egg til levendefødte unger kan forskerne observere i fjæra. Mens den eggleggende L. arcana stort sett må oppholde seg i områder der eggene kan legges i fuktige sprekker og kroker, kan L. saxatilis breie seg utover større leveområder.

– Det er to helt forskjellige måter å reprodusere seg på. Egg må legges der de kan overleve. Disse eggene er ikke som kyllingegg med hardt skall. De er geleaktige klumper som lett kan tørke ut. De trenger masse vann i miljøet. Om du ikke legger egg, kan du bære ungene inni deg til de er store nok til å overleve i tørrere områder.

Kjenner igjen sine artsfrender

Forskerne antar at de to artene har vært adskilte arter i kun 100-200.000 år. Det er kun måten å føde ungene på som skiller dem. At de faktisk er to forskjellige arter, vet man ut fra de genetiske forskjellene man ser når man studerer DNAet.

– De lever side om side, men de blander seg ikke med hverandre. De møtes, og det hender de parrer seg med hverandre. Men de får ikke unger med hverandre, sier Westram.

– Hvordan vet man det?

– Da ville vi funnet hybrider, krysninger. Men det er gjort store studier av dette, og vi finner ikke hybrider.

– Så de har kanskje en slags hemmelig metode for å vite at den de parrer seg med, er av samme art?

– Ja, jeg tror faktisk det. En student hos oss har studert dette ved å observere sneglene. Hun fant at de vanligvis ikke parret seg med den andre arten, så det må være noe som gjør at de ikke liker hverandre. En slags kaskade av ulike barrierer. Antagelig passer de ikke sammen genetisk, slik at avkommet ikke blir født.

De to artene har ikke bare ulike leveområder i fjæra. Mens L. saxatilis med sine levendefødte unger er utbredt både i Europa og i USA, finner vi den eggleggende L. arcana kun langs kysten av Norge og Frankrike samt på de britiske øyer.

Utfordrer vitenskapens artsdefinisjoner

Overraskende nok ligner de nordlige variantene av de to artene genetisk mer på hverandre enn den nordlige og sørlige varianten av L. saxatilis, som regnes som samme art. Når forskerne setter de to artene inn i et såkalt fylogenetisk tre, som skal vise hvordan artene har utviklet seg og slektskapet mellom dem, havner L. arcana mellom de to geografiske adskilte variantene av L. saxatilis.

– Langs kysten av Nord-Europa lever de to artene side om side, og man antar at de i starten har krysset seg med hverandre. Det kan være derfor de er så like, genetisk. Men om du leser mellom linjene i artikkelen vår vil du se at vi egentlig ikke er sikre på hva dette skal bety. Jeg tror kanskje det bare viser at vi ennå ikke helt vet hva som definerer en art, sier Westram

Arbeidet har i hovedsak vært et samarbeid mellom Institute of Science and Technology i Østerrike, Universitetet i Gøteborg, Universitetet i Sheffield og Nord universitet. Studien er finansiert av det britiske Natural Environment Research Council og Norges forskningsråd.