Å samle data om hvordan enkeltarter endrer seg over tid, er i seg selv tidkrevende. Mikroevolusjon, som er små forandringer som skjer i en art hele tiden, er lett å undersøke over et kort tidsrom. De store tidsskalaene – hundre tusen år, og enda lenger, er mer krevende å forske på. Et menneskeliv er kort relativt til disse tidsskalaene.
Informasjon om hvordan enkeltarter endrer seg over tidsrom som strekker seg ut over noen håndfull generasjoner må derfor forskes på via studier av fossiler. Men å få gode tidsserier om hvordan enkeltarter endrer seg over tid i det fossile materialet er ikke enkelt. Å finne fossiler kan være krevende og det kan være dårlig kvalitet på dem, Det kan være vanskelig å identifisere arten og det kan være få eksemplarer å vise til.
Nå og da publiseres det tidsserier av fossiler i vitenskapelige tidsskrifter. Men mange publiserte tidsserier er gamle, og rådataene er ikke lett tilgjengelig. Da Kjetil Lysne Voje, ved Naturhistorisk museum, ville samle slike tidsserier i en database fant han ut at mange av dataene finnes – på kjellere og loft hos pensjonerte forskere.
– Når vi spør om å få råmaterialet bak tidsseriene publisert en tid tilbake, deler ofte forskerne gjerne. Men ettersom mye av dataene er lagret på gamle disketter er det ikke alltid at de virker lengre, forklarer Voje. Vi er antagelig litt sent ute med å samle dataene allerede, konstaterer han.
Verdifulle rådata kan være kastet eller ryddet i forbindelse med at forskere har gått av med pensjon.
– Men vi finner fortsatt noe gull, forsikrer han.
Asbjørnsen og Moe for evolusjonsforskningen
Voje samarbeider med amerikanske forskere om å samle så mange tidsserier som mulig som viser hvordan enkeltarter endrer seg over tid.
– En viktig del av evolusjonsbiologien handler om å forstå hvordan arters fysiske egenskaper endres over tid, sier Voje. Vår database er den første organiseringen av data på denne type endring over ulike tidsrom.
Tanken er å gjøre det enklere å teste hypoteser om evolusjon. Om tjue år er det ikke sikkert det vil være mulig å få tak i tidsseriene som pensjonerte forskere fremdeles kan lete fram rådataene til på loft og i arkiver. Derfor prøver de å få samlet så mye som mulig mens dataene ennå finnes. Slik som Asbjørnsen og Moe samlet norske sagn og folkeeventyr mens det ennå var mulig, må Voje og hans kolleger få tak i evolusjonsseriene mens de ennå er tilgjengelige.
De evolusjonære tidsseriene som Voje samler på er stort sett basert på informasjon som finnes i det fossile materialet. Fossiler er rester etter tidligere livsformer, men ikke alle aspekter av en organisme kan måles like lett fra fossiler. Tenner, skall, eller skjelett-deler finnes det en del av. Andre egenskaper ved artene, som for eksempel fargen på fjær hos fugl, er det ganske vanskelig å si noe om. Tidsserien må være fra samme art, og helst over lang tid.
– Mange fossiler er av en kvalitet som gjør det vanskelig med presise målinger av de fysiske egenskapene vi ønsker å studere, forklarer han. Det er mye som skal klaffe for å få gode data fra enkeltarter.
Så langt har de samlet om lag 600 tidsserier. Den lengste av disse strekker seg over 10 millioner år, mens den korteste er 40 år.
Evolusjonsbiologiens svarte boks
– Vi håper vi kan lære noe nytt om hvordan arter endrer seg, eller ikke endrer seg. Og vi håper å se om vi kan koble små endringer, såkalt mikroevolusjon, til de større endringene og dannelsen av nye arter, forklarer han.
Det er gjort mye forskning på mikroevolusjon som er små endringer som skjer hele tiden. Men hva skjer når nye arter dannes? Skjer det plutselig, eller skjer også dette gradvis?
– Vi prøver å samle informasjon om hvordan evolusjon foregår over tidsrom der detaljerte evolusjonære endringer sjelden observeres av forskere. Det jeg ofte kaller den evolusjonære «svarte boksen», forklarer Voje.
Selv om arter endrer seg litt hele tiden, ser de vanligvis ganske like ut etter tusen år, eller ti tusen år. Når det har gått hundre tusen år kan det likevel være snakk om at den opprinnelige arten ser helt annerledes ut. Da har det skjedd noe, men hva? Og når? Og hvorfor?
Verdifulle borekjerner
– Et av de beste stedene å finne data på hvordan enkeltarter endrer seg over tid er fra borekjerner, forklarer Voje.
Fossilene i borekjerner, som ofte kommer fra geologiske undersøkelser av havbunnen, inneholder ofte mikrofossiler. Dette er ørsmå fossiler av livsformer som lever i havet. En type art som ofte er å finne er såkalte kalkflagellater. Det er mikroalger som lager skall av kalsiumkarbonat. Over tid akkumuleres skall fra de døde algene på havbunnen, som kan bli til verdifulle data over hvordan slike arter endret seg over hundretusener til millioner av år.
– Borekjerner gir noen av de fineste tidsseriene vi har, sier Voje.
Enkelte forskere er ekstremt dedikerte
En av de korteste tidsseriene i databasen har en spesiell historie. Selv om tidsserien er en av de korteste i tid, er det likevel snakk om 40 generasjoner.
– Det var et ektepar som målte egenskaper hos spurver på Galapagos hvert år, i 40 år, forteller Voje. De begynte med dette på 70-tallet.
Ekteparet Grant satte opp en base på en karrig øy, noen uker hvert eneste år. Der satte de opp et fangstnett for fugl og målte egenskaper på fugler som de fanget i nettet sitt, som for eksempel nebbstørrelse.
– Dette er unike data. Det viser en ekstrem dedikasjon å samle denne informasjonen. Det er 40 år med observasjoner av samme populasjon. I disse dataene ser vi at noen år skjer det lite endring, mens andre år skjer det mye.
Dette viser at evolusjon er en prosess som stort sett pågår hele tiden, men noen ganger er det mer gass.
Kjetil Lysne Voje.
– Hva får arter til å bli til nye arter?
– Det har ofte blitt antatt at når en art først oppstår endrer den seg lite, men vet vi egentlig dette, undrer Voje.
Han håper at det blir mulig å teste hypoteser om evolusjon med den nye databasen. For å gjøre dette enklere har han også utviklet et statistisk modelleringsverktøy.
– Jeg har laget en program som inneholder ulike statistikkmodeller, forklarer han. For eksempel kan man da sammenlikne ulike modeller for hvordan evolusjonen skjer, og undersøke hvilke modeller som best forklarer den evolusjonen som har skjedd i tidsseriedataene. Det er også mulig å teste hvorvidt ulike miljø eller klimavariabler kan være grunnen til at artene endrer seg.
Han forteller videre at database-verktøyet er inne i en testfase. Målet er å gjøre alle tidsseriene åpent tilgjengelige og søkbare på internett for alle som er interessert. Det er også lagt opp til at forskere skal kunne bidra med å legge inn data i databasen slik at det blir flere tilgjengelige tidsserier. Når alt er klart, håper han at så mange forskere som mulig vil bruke databasen.
Arbeidet med databasen støttes blant annet av Vojes European Research Council Starting Grant "Dissecting the paradox of stasis in evolutionary biology". Les mer om forskningsprosjektet her.
