I Darwins fotspår

När Hennes Majestäts tiokanoners brigg Beagle efter en rad förseningar den 7 december 1831 äntligen lämnade Portsmouths hamn, befann sig ombord åtminstone en person garanterat utan sjövana, den 22-årige Charles Robert Darwin. Han var en ung fältbiolog utan akademiska meriter inom naturvetenskap. Hans uppgift var i första hand att utgöra trevligt sällskap åt briggens kapten, Robert FitzRoy, och i andra hand att insamla stenar, växter och djur på de olika platser som Beagle skulle besöka under den världsomsegling som inleddes denna blåsiga decemberdag.

Ofta sjösjuk

Det är svårt att föreställa sig hur besvärliga förhållandena på den tiden var ombord på ett krigsfartyg. Trots detta genomförde Charles Darwin ett enormt arbete under de fem år som Beagles världsomsegling kom att vara. Till råga på allt blev han mycket lätt sjösjuk.

Trots eller kanske tack vare alla dessa prövningar steg han i land i Falmouth på den engelska kanalkusten den 2 december 1836 som

en fullfjädrad naturvetenskapsman. Han har redan då börjat utveckla den teori om arternas uppkomst, vars effekter skulle tränga långt utanför den biologiska vetenskapen, låt vara att han inte vågade offentliggöra den förrän 23 år efter landstigningen.

Under första halvåret 1835 styrde kapten FitzRoy sitt lilla fartyg norrut längs Sydamerikas västkust, för att, när han kommit upp till Ecuador, gira västerut och låta den stora ekvatoriella havsströmmen underlätta seglatsen över Stilla havet. Den 15 september 1835 siktades vad som då kallades Chatham Island men numera heter Isla San Cristóbal i Galápagosarkipelagen. De följande fem veckorna ägnade man sig åt att kartera kusterna runt de viktigare av Galápagosöarna för att den 20 oktober sätta kurs västerut med Tahiti som nästa etappmål.

Tyvärr fick Darwin tillfälle att gå i land på endast fyra av Galápagosöarna, nämligen San Cristóbal, Floreana, Isabela och Santiago. Under sina strandhugg samlade han emellertid flitigt in växter, djur och stenar samt gjorde detaljerade observationer, som han med största noggrannhet skrev ner i sin dagbok.

Livets mångfald given?

Två fenomen stod i fokus för den biologiska forskningen på Darwins tid och gör så fortfarande. Det ena var livsformernas mångfald och mångformighet och det andra deras uppenbara funktionsduglighet eller miljöanpassning.

På 1830-talet fanns ingen annan förklaring till dessa fenomen än gudomlig skapelse enligt beskrivningen i Första Mosebok. Men en del dristiga tänkare, framför allt i Frankrike, hade redan börjat umgås med föreställningen att arter möjligtvis inte var totalt oföränderliga utan i ett historiskt förlopp kunde avancera från ”lägre” till ”högre” nivåer.

Inte bara teologerna utan också de allra flesta naturvetare opponerade sig mot dessa okristliga idéer. En viktig vetenskaplig invändning var att ingen hade kunnat föreslå någon mekanism som skulle kunna driva den process som påstods alstra livets mångfald och organismernas anpassningar.

När Darwin gav sig i väg på sin världsomsegling, accepterade han föreställningen att jorden var ung och att varje art en gång hade tillkommit i en gudomlig skapelseakt och därefter aldrig förändrats. Om han någon sjösjuk timme ombord på Beagle tvivlade på dessa trossatser, berodde det nog på att han läste en nyutkommen lärobok i geologi av Charles Lyell. Där hävdar författaren att jorden är oerhört mycket äldre och dess yta långt mer föränderlig än den gängse uppfattningen. I själva verket, skrev Lyell, talar allt för att jordens yta är stadd i ständig förändring till följd av vulkanaktivitet, erosion och andra geologiska processer.

Snarlika härmtrastar

De revolutionerande tankar som Darwin började tänka ombord på Beagle stimulerades emellertid inte så mycket genom litteraturstudier som genom observationer i naturen, kanske särskilt under besöken på de fyra Galápagosöarna. En av de erfarenheter som han därvid gjorde var att diverse djurarter uppvisade små men klara utseendeskillnader mellan de olika öarna. Snarlika men inte identiska var exempelvis härmtrastarna på de öar som Darwin besökte.

Likartat förhöll det sig med elefantsköldpaddorna – den verkliga sinnebilden för Galápagos sällsamma djurvärld. Folk som bodde på Galápagos berättade för Darwin att de på utseendet kunde avgöra från vilken ö ett visst sköldpaddsskal härrörde. Snarlika men inte identiska – samma mönster som hos härmtrastarna.

En annan sak som Darwin fäste stort avseende vid var att de allra flesta växt- och djurarter som han iakttog på ögruppen ägde sina klara motsvarigheter på Sydamerikas fastland. Varför detta, om alla arter tillkommit genom en gudomlig skapelseakt?

En rimligare förklaring

Darwin fann det svårt att förena sina nya erfarenheter med doktrinen om speciell skapelse av därefter oföränderliga arter. Hur mycket rimligare vore det inte, funderade han, att anta att Galápagosöarna från början varit livlösa men successivt hade koloniserats av arter som på ett eller annat sätt tagit sig över havsvidderna från Sydamerika. Så småningom förändrades de och utvecklade mer eller mindre olika levnadssätt och kroppsdrag alltefter betingelserna på de olika öarna.

En enda art som splittras i ett flertal, som var och en anpassas till sin ekologiska nisch – erbjuder inte denna modell en långt mer tillfredsställande förklaring till arternas utbredning inom Galápagosarkipelagen? Och varför inte i hela världen?

I andra upplagan (1845) av sin reseskildring skrev Darwin:

”När man ser en hel serie av övergångsformer och den väldiga strukturella mångfalden inom en liten grupp av närbesläktade fågelarter, är det lätt att föreställa sig att ur det ringa antal arter som en gång fanns i denna övärld togs en art och modifierades för olika specialiteter.”

Detta är första gången som Darwin uttryckligen påpekar betydelsen av en alldeles speciell fågelgrupp, geospizinerna eller markfinkarna, sedermera omdöpta till darwinfinkar, för sina nyvunna insikter i den evolutionära processen. Efter det att Darwin i oktober 1836 återkommit till England anförtrodde han sin fågelsamling till John Gould, ornitolog vid British Museum i London.

När Darwin och Gould i mars 1837 sammanträffade på museet och Gould lade fram resultatet av sina studier av fågelsamlingen, hade detta djupgående inverkan på Darwin. Enligt Ernst Mayr, ledande evolutionsbiolog och biologihistoriker på 1900-talet, bidrog Goulds analys i högsta grad till att övertyga Darwin om att han verkligen var på rätt spår.

”Mysteriernas mysterium” hade fått en lösning och kunde tolkas som ett fullständigt naturligt förlopp. Inget behov fanns längre att kalla in någon övernaturlig kraft för att förklara livets mångfald.

Naturligt urval drivkraften

Inte desto mindre brukar man anse att Darwins mest banbrytande och betydelsefulla insats inte var hans bevisföring för att en evolutionär process hade ägt rum och nya arter därunder uppkommit. Det var i stället hans originella förslag till en naturlig mekanism som skulle kunna driva detta skeende. Han hade bekantat sig med engelska duvodlare och häpnat över hur de på tämligen kort tid kunnat producera de mest egendomliga varianter (”raser”) helt enkelt genom att låta de duvor fortplanta sig som ägde vissa eftersträvade drag, medan andra som saknade dessa drag i stället hamnade på middagsbordet. Denna procedur kallade Darwin för artificiellt urval.

För naturliga populationer föreslog han en liknande modell, enligt vilken naturens ”blinda krafter” lät en minoritet av individerna inom en viss population fortplanta sig, medan flertalet dog utan att efterlämna några avkomlingar. Denna process, som saknar såväl strategi som taktik, kallade han naturligt urval.

Individer med de speciella anlag och egenskaper som i genomsnitt ger dem ett större antal avkomlingar än andra individer kommer därmed att öka i frekvens i populationen, medan andelen individer med alternativa anlag och egenskaper minskar. Vilka egenskaper som avgör de individuella skillnaderna i fortplantningsframgång varierar från art till art. Det kan röra sig om bättre skyddsfärg, en förfinad hormonell mekanism eller ett mer förföriskt doftämne.

Alltsedan Darwin besökte Galápagos har darwinfinkarna fortsatt att locka till sig evolutionsforskare med olika frågeställningar. Strax före andra världskriget tillbringade David Lack, en brittisk ornitolog som spelade en viktig roll inom 1900-talets evolutionsbiologi, fyra månader på öarna och hann åstadkomma den första moderna analysen av finkarnas systematik och ekologi. Under kriget arbetade Lack med radarspaning mot tyska bombplan (och blev av bara farten föregångsman också inom flyttfågelforskningen!). Därför dröjde det ända till 1947 innan hans lysande bok Darwin’s Finches kunde komma ut. Det är för övrigt dess titel som gett darwinfinkarna deras numera allmänt vedertagna benämning.

Darwinfinkarna gäckar fortfarande

Som alla viktiga vetenskapliga framsteg väckte Lacks bok många nya frågor och stimulerade till nya forskningsinsatser. Sålunda var det den som lockade Rosemary och Peter Grant att år 1973 starta ett forskningsprogram i vilket darwinfinkarna skulle användas för att pröva och utveckla en rad olika centrala evolutionsekologiska tankegångar. Grants program har blivit utomordentligt framgångsrikt och pågår ännu i full skala.

Få forskningsprojekt kan mäta sig med detta med avseende på den detaljskärpa varmed urvalskrafternas växlande inverkan på den evolutionära processen har kunnat följas i ett naturligt djurbestånd. Evolutionsekologisk forskning fordrar i vissa fall långvariga insatser för att bära mogen frukt. Tack vare att dessa båda forskare lyckats driva sitt projekt i inte mindre än 30 år har de gjort upptäckter, genomfört tester och vunnit insikter som ligger utom räckhåll för ”vanliga” forskare, tvungna till snabbare ryck.

För sin forskning valde paret Grant två av de minst människopåverkade av Galápagosöarna. Den ena är Genovesa som har fördelen att ligga så fjärran från andra öar att dess finkar i praktiken kan betraktas som isolerade. Ett av de problem som forskarna därigenom kunde tackla gäller hur genetisk variation vidmakthålls i en fåtalig population.

Rosemary och Peter Grants studier visade att det i varje fall delvis beror på att finkpopulationen periodvis splittras i sinsemellan helt eller delvis isolerade underpopulationer som sedan åter förenas, endast för att vid något senare tillfälle återigen splittras, kanske i ett nytt mönster. I de isolerade underpopulationerna uppkommer och bevaras en del genetiska nymodigheter, som efter beståndsfusionen kan spridas i hela beståndet.

En annan mekanism som befanns bidra till att bibehålla den genetiska variationen är att en viss hybridisering och därmed genutväxling sker mellan olika finkarter. Det kan påpekas att vidmakthållandet av genetisk variation i små isolerande bestånd är ett problem som förutom sitt teoretiska intresse också har stor praktisk betydelse, eftersom allt fler livsmiljöer och därmed populationer av växter och djur i vår värld obönhörligen fragmenteras genom mänskliga ingrepp.

Ekologiska experiment

Den andra ö som Rosemary och Peter Grant valde för sina undersökningar heter Daphne Major. Den är tillräckligt liten för att forskarna varje år ska kunna fånga, undersöka och i förekommande fall märka varenda fink, gammal som ung, samt hitta varje finkbo.

Under ett par decenniers tid har de byggt upp genealogier, dvs släkttavlor, för det stora flertalet av öns fåglar. De kan göra de mest inträngande analyser av olika samband som mellan å ena sidan individers strukturella och beteendemässiga drag och å den andra deras livslängd och fortplantningsframgång. De kan uppskatta i vilken grad de olika egenskaperna är ärftliga. Inte minst kan de mäta de evolutionära förändringar som inträder till följd av olika experimentella störningar i finkarnas omvärldsbetingelser.

Störande experiment? Inte får man väl anställa experiment i en nationalpark som Galápagos, där stora ansträngningar görs för att minimera människans inverkan!

Naturligtvis inte. Men vissa oregelbundet återkommande klimatfluktuationer vållar så stora förändringar i finkarnas näringssituation att Galápagos kommer att fungera som storskaliga ekologiska experiment.

Under de s k El Niño-åren – när ytvattnet i östra Stilla havet blir varmare – dränks de vanligtvis torra Galápagosöarna av veritabla skyfall. Då exploderar växtligheten och insektspopulationerna. Sedan kan det förflyta åtskilliga år utan en regndroppe, och då är finkarna hänvisade till att livnära sig på de gamla frön som ligger i markens ytskikt.

De drastiska svängningarna i tillgång på olika slags finkföda betyder att finkindivider med viss utformning av ätverktygen (näbben) ibland gynnas, ibland missgynnas. I vissa fall klarar sig de fåglar som har extra liten näbb bäst, i andra fall de som har ovanligt stor näbb. Det betyder att de förra periodvis har större häckningsframgång än de senare – och tvärtom. Eftersom näbbvariationerna delvis beror på genetisk variation, betyder det att finkbeståndets genomsnittliga näbbform ändras ibland hit, ibland dit. Det är ett evolutionärt skeende, som då och då gör en U-sväng så att genomsnittsvärdena efter ett antal år mycket väl kan vara tillbaka vid utgångsläget.

Hybrider fortplantas sällan

Medan Darwin och hans samtida såg bildandet av nya arter som den stora gåtan, hyser dagens evolutionsbiologer ett växande intresse för det motsatta problemet: Vad är det som håller befintliga arter åtskilda? Återigen visar darwinfinkarna sin utomordentliga lämplighet som forskningsobjekt. På olika öar inom Galápagosarkipelagen finns olika antal och konstellationer av finkarter. Då och då dyker det upp hybrider mellan vissa par av arter, och vad mer är: dessa hybrider är inte sällan fullt fruktsamma.

Vad paret Grant och andra forskare nu vill ta reda på är varför de sinsemellan snarlika arterna av darwinfinkar ändå blandas så sällan och varför de flesta hybriderna har låg reproduktionsframgång. Finkarna förblir uppdelade på ett antal igenkännliga arter, och de är inte i färd med att smälta samman till en enda totalfink!

Ännu fler finkarter

Nya frågor ställs och nya svar erhålls, inte minst med hjälp av ny molekylärgenetisk metodik. Färska rapporter antyder att alla darwinfinkars upphov kom till ögruppen för ungefär tre miljoner år sedan, att de ursprungliga kolonisatörerna från Sydamerika var bara några tiotal fåglar och att antalet finkarter kan vara större än man trott.

Nyligen kunde forskarna konstatera att en av arterna bland darwinfinkarna, sångarfinken, i själva verket består av två sinsemellan genetiskt tydligt skilda och sedan lång tid reproduktivt isolerade bestånd. Och vips hade antalet darwinfinkarter ökat från 14 till 15.

När jag besökte Galápagosöarna, kände jag mig förflyttad till scenen för själva skapelsen.

De ”förtrollade öarnas” lockelse kan inte uttryckas bättre än genom dessa ord av Charles Darwin – deras hittills mest betydelsefulla besökare.