BIOLOGISKA SIFFROR

TEXT: MATS BJÖRKLUND

Statistiskt omdöme och historiskt sammanhang krävs för att förstå evolutionen.

En av de mer seglivade myterna om evolutionsteorin är att Charles Darwin på sin dödsbädd tog tillbaka allt han sagt om evolutionen, vilket skulle innebära att evolutionsteorin är felaktig eller irrelevant. Myten är intressant eftersom den tar upp en rad missförstånd om Darwin, evolutionsbiologi och hur vetenskap bedrivs.

Först och främst: själva historien är inte sann, vilket har påpekats många gånger. Detta är i sig nog för att avfärda alltihop, men problemet ligger djupare än så. Många tror att dagens evolutionsbiologer ägnar sina dagar åt att bevisa att Darwin hade rätt, och om någon kan visa att Darwin hade fel, så är evolutionsteorin fel. Så är givetvis inte fallet!

Själva teorin är äldre än Darwin; han och Alfred Russel Wallace var de första som kom på en vettig mekanism för hur evolutionen kan fungera – genom naturlig selektion – till skillnad från andra förklaringar som var i svang under samma tid. I själva verket har de flesta evolutionsbiologer i dag inte läst något av Darwin, då det finns mer uppdaterade verk om man vill studera ämnet. Darwin var stor under sin tid och hans insikter förbluffar än i dag, men han arbetade utifrån de kunskaper man hade i mitten av 1800-talet. Att Darwin hade fel i många saker påverkar inte den enorma massa av kunskap som har ackumulerats efter honom.

Det mest grundläggande när det gäller förståelse är sammanhanget. Information som inte sätts in i rätt sammanhang blir obegriplig och kan lätt feltolkas. Under den gångna pandemin exploderade medierna av siffror, ofta utan sammanhang och med en efterföljande debatt som ibland spårade ur. En ny mutation sades vara 60 procent dödligare, vilket låter hemskt och ger bra rubriker. Rör det sig däremot om en skillnad mellan 0,17 och 0,27 procents dödlighet är det inte lika illa. Men eftersom dödligheten i covid-19 är starkt kopplad till ålder är inte ens dessa siffror relevanta. Dödligheten kan vara mer än 2 procent för de allra äldsta och 0,001 procent för de allra yngsta, vilket gör att ett medelvärde inte ger någon vettig information.

Om vi lämnar pandemin dyker uppgifter upp om att vissa egenskaper har genetisk bakgrund, till exempel hur många år en person förväntas gå i skolan. Detta tolkas av vissa som genetisk determinism, vilket i sin tur leder till olika slutsatser utifrån personliga politiska bakgrunder. Somliga förkastar dessa data som »biologism«, vilket underförstått är något negativt, medan andra ser dem som skäl att inte förespråka sociala reformer, eftersom det ju ändå är gener som bestämmer allt.

Men nu är det bara någon enstaka procent av variationen i skolgång som kan förklaras av genetisk bakgrund. Det finns ett viktigt begrepp som heter effektstorlek, som sätter statistiska resultat i sina relevanta sammanhang. Det innebär att man inte bara ser på huruvida en skillnad är statistiskt säkerställd eller inte, utan även om denna skillnad verkligen betyder något biologiskt. Med mycket stora datamängder kan man hitta vilka samband som helst – men utan att ange effektstorleken blir det meningslösa siffror. Om en faktor förklarar 0,1 eller 99 procent spelar en enorm roll för förståelsen. Ena fallet irrelevant kuriosa, andra fallet ytterst viktigt.

Nya fakta behöver också sättas in i sitt historiska sammanhang. Mitt favoritexempel är när några kollegor vid Evolutionsbiologiskt centrum i Uppsala fann att DNA i spermier har fler mutationer än DNA hos äggceller. Vår lokala tidning slog upp det stort: »Darwins teori i gungning«. Nu handlar Darwins teori inte alls om mutationer, eftersom han inte
ens visste att sådana finns (ordet mutation myntades arton år efter hans död). Rubriksättaren hade inte den evolutionsbiologiska bakgrunden som behövdes för att förstå
dessa resultat.

OTALIGA KOMBINATIONER
När mina barn var små var det tradition att på deras födelsedagar åka till Skansen och Tekniska museet i Stockholm. På Tekniska museet fanns en avdelning, Teknorama, där barn och ungdomar kunde bygga och testa olika saker och få inblick i teknik och fysik. Allt mycket pedagogiskt, barnvänligt och jätteroligt oavsett ålder. Här fanns en uppsättning datorer där man skulle svara på vilken ögonfärg man har, om håret är rakt eller lockigt med mera, allt rörande ansiktet. Det fanns sju olika datorer med fem–sex olika svarsalternativ vardera. Svaren sparades så att man kunde se hur många andra personer som hade samma kombination av egenskaper som en själv. Efter de första frågorna var det många som hade samma kombination som jag, sedan färre och färre tills det vid sjunde och sista stationen bara var en person kvar, jag! Av alla de tusentals personer som hade svarat på de sju frågorna var det ingen som hade exakt samma kombination av egenskaper som jag.

Om en medicinsk behandling är utformad efter en medelindivid kommer den att vara mindre bra för dem som har andra förutsättningar.

Detta pekar på en viktig princip som alla evolutionsbiologer är medvetna om, nämligen att individer är unika. Inte ens enäggstvillingar är identiska. Detta är inte så konstigt om man sätter sig ner och räknar lite. Tänk dig en egenskap, till exempel ögonfärg, som varierar en hel del mellan individer. Det finns olika sätt att klassificera ögonfärg, men säg att det finns fem olika varianter.

Ta sedan en annan egenskap, till exempel hårfärg, och för enkelhetens skull säger vi att det finns fem olika färger även där. Det betyder att det finns 5×5 = 25 olika kombinationer. Lägger vi till ytterligare en egenskap med fem varianter får vi 5×5×5 = 125 kombinationer. Har vi fyra egenskaper med fem varianter vardera får vi 625 kombinationer. Antalet växer snabbt, och om vi i stället har tjugo egenskaper med vardera fem varianter når vi det makalösa talet 95 367 431 640 625. Det är långt fler än det någonsin funnits människor på jorden! Dessutom är fem varianter för varje egenskap lågt räknat, och så även tjugo egenskaper.

Denna insikt är viktig när det gäller medicinska behandlingar där olika individer kan reagera olika på samma åtgärd. Om en behandling är utformad efter en tänkt medelindivid kommer det med nödvändighet att vara en mindre bra behandling för de människor som har annorlunda förutsättningar än medelindividen.

INOM FAMILJEN
Vi kan se variationen ännu tydligare om vi tänker på att var och en av oss har 46 kromosomer, 23 som vi fått från mor och 23 från far. Men även våra föräldrar hade ju 46 kromosomer vardera, så jag har bara ärvt hälften av mammas respektive av pappas kromosomer. Exakt vilka 23 som jag ärver från varje förälder är slumpartat.

Räknar vi ihop samtliga möjliga kombinationer av kromosomer från vardera föräldern får vi inte färre än 70 368 744 177 664 (223×223) kombinationer! Varje barn som ett föräldrapar får är alltså ett av drygt 70 biljoner möjliga. Det är då lätt att inse att vi alla verkligen är unika. Sannolikheten att två personer är genetiskt identiska av ren slump är så liten att den inte ens går att räkna på (undantaget enäggstvillingar).

Detta har betydelse även för släktskap inom familjer. Eftersom ett barn får exakt hälften av sina kromosomer från en förälder, blir den genetiska likheten exakt 50 procent mellan föräldern och barnet. Mellan syskon är det en annan sak. Rent teoretiskt kan två syskon ha helt olika kombinationer, och släktskapet blir då faktiskt 0 procent, även om detta är extremt sällsynt. I genomsnitt är syskon släkt till 50 procent. Två barn till samma föräldrar kan därför vara mycket olika, eller mycket lika, beroende på vilka genetiska kombinationer de har råkat få.

Mutationstakten hos vår art är av storleksordningen 10–8 per nukleotid (genetisk »bokstav«) per generation. Det betyder att sannolikheten är 0,000 000 01 för att det ska inträffa en mutation på ett visst ställe i DNA. Det låter inte mycket, och dessa siffror har av kreationister använts för att argumentera för att mutationstakten är för låg för att kunna förklara evolutionära förändringar.

Det är därför viktigt att komma ihåg att detta gäller per nukleotid. Våra könsceller har ungefär 3 × 109 nukleotider, vilket betyder att för varje könscell kan vi förvänta oss 3 × 109 × 10–8 = 30 mutationer. Det är ingen låg siffra. En uppskattning är att var och en av oss får ytterligare 200–300 mutationer under vår livstid. De flesta av mutationerna sker i delar av arvsmassan som inte har någon funktion, medan andra kan ha en stor framtida evolutionär effekt.

Det sammanlagda antalet mutationer i
en population är givetvis relaterat till hur många individer det finns. Sannolikheten för att en viss mutation ska inträffa hos en viss individ är dock lika stor oavsett hur stor populationen är.

Om sannolikheten är 1 på 1 000 per generation för att en viss mutation sker, kan man vara nästan säker på att den dyker upp någonstans i en population med en miljon individer, medan det kan ta några generationer innan den visar sig i en population på hundra individer. Överlag kan vi alltså förvänta oss fler mutationer i en större population.

FORT ELLER SAKTA?
Man skulle kunna tro att stora populationer därför evolverar fortare än små populationer. Det stora bidraget från Darwin och Wallace är att den evolutionära processen, framförallt selektionen – det naturliga urvalet – innebär att en viss genetisk variant byts ut mot en annan variant. Det betyder att av två olika stora populationer som har samma selektion kommer det att gå fortare i den mindre populationen, eftersom det är färre individer som ska bytas ut. (Men det förutsätter förstås att variationen fanns på plats till att börja med.)

Men vad menar vi med att det genetiska bytet går »fort«? Till vardags räknar vi tid i dagar och år, men rent biologiskt är detta ointressant. Den evolutionära processen handlar om förändringar mellan generationer, alltså är antalet generationer det enda relevanta måttet på tid. Tio generationer betyder tvåhundra år hos människor och några få dagar hos en bakterie.

Vi har sett en fasansfull evolution av antibiotikaresistenta bakterier på några få decennier, vilket vi tycker är snabbt. Men i bakterievärlden är ett decennium utan vidare tiotusen generationer! Antalet bakterier är dessutom så ofattbart stort att redan på kort tid kan i princip alla tänkbara mutationer uppstå. Det är fortfarande en långsam process i termer av generationer, men eftersom generationstiden är så kort sker evolutionen mycket snabbt i vårt antropocentriska tidsperspektiv.

Faktum är att om vi hade haft som mål att skapa bakterier som inget antibiotikum biter på, skulle vi ha gjort exakt det vi faktiskt har gjort över hela världen. Överanvändning av antibiotika leder till snabb och effektiv evolution! Nu är det givetvis inte det som vi har syftat till, utan vi har gjort misstag efter misstag beroende på bristande inblick i hur evolutionära processer fungerar.

Ta del av samtalet! Bli prenumerant och
få Sans direkt hem i brevlådan.

Böcker