58. Metamorfoosi - evoluution umpikuja

Perhonen muniin munia, joista kasvaa toukkia, jotka koteloituvat ja joista kuoriutuu aikuisia perhosia. Siinä prosessissa mato saa siivet. Oletko koskaan tutustunut, miten näiden siipien kasvaminen tapahtuu ja mitä se tarkoittaa geneettisesti?

Monarkki perhosen metamorfoosi. Vaeltaessaaan Keski-Amerikasta Pohjois-Amerikkaan monarkkiperhonen käy läpi kolme sukupolvea ja vasta neljäs palaa takaisin samaan metsään, mistä sen iso-isovanhemmat lähtivät. Mistä tämä lapsen-lapsen-lapsi tietää tämän paluuosoitteen?

Toukka rakentaa itselleen kotelon, johon ei mene mitään ja josta ei poistu mitään, ennen kuin täysin kehittynyt perhonen lähtee sieltä. Mutta mitä tapahtuu siinä välissä? Se on hurja prosessi. Kotelon sisällä toukka alkaa erittää entsyymejä, jotka sulattavat lähes sen koko ruumiin proteiinipuuroksi. Tämä proteiinipuuro ei enää ole osa tätä eliötä, vaan se on ravintoainetta. Jäljelle jää vain pieni hermosto ja keskussolukko, josta perhonen alkaa kasvaa niin kuin siemenestä kasvaa kasvi. Perhosen DNA ei muutu tämän prosessin aikana. Jo toukassa on kaikki se informaatio, millä aikuinen perhonen rakennetaan.

Epigeneettiset merkit vaihtuvat prosessin aikana. Kun toukan ruumiin sulatus on tapahtunut, alkavat solut jälleen jakautua, mutta tällä kertaa käyttäen eri geenejä kuin silloin, kun munassa rakentui toukka. Silti jo munassa oli mukana myös aikuisen perhosen rakennusohjeet. 

Mistä toukan solut tietävät, että milloin pitää rakentaa toukka ja milloin perhonen?

Evoluutio-opin mukaan genotyyppi (DNA) määrää muodon (fenotyypin). Perhosen olemassaolo haastaa tämän määritelmän. Perhosen kaikissa elämänvaiheissa: muna, toukka, kotelo, aikuinen, on aivan sama DNA, mutta muoto on täysin erilainen. DNA ei siis määrännyt muotoa, vaan epigeneettiset kytkimet, jotka asettelivat geenejä päälle ja pois päältä.

Aikuisella perhosellakin on paljon DNA:ta, mitä se ei käytä: kaikki toukan rakentamiseen käytettävä DNA, jonka se taas antaa eteenpäin lisääntyessään.  Samoin käyttämätöntä DNA:ta on piilossa monella muullakin eliöllä. Tätä käytetään mm. sopeutumisessa muuttuneisiin olosuhteisiin.
 

Ampiaisella on vain yhdenlaisia toukkia, mutta kun niitä ruokitaan eri ruokavalioilla, toisista kasvaa työläisiä ja tosista kuningattaria. Kaikilla toukilla on sama DNA, mutta ulkoasu muuttuu merkittävästi ruuan mukaan. Miten ihmeessä ruoka voi muuttaa ulkoasua?

Jälleen vastaus on, että solujen miRNA signaalit ja muut epigeneettiset markkerit  (metyyliryhmät, histonit) asettuvat paikoilleen ympäristötekijöiden, tässä tapauksessa ravinnon, mukaan. Tavalla tai toisella soluihin menee tieto ravinnosta. Tässäkin tapauksessa eliön genomi on silti yksi ja sama. DNA sekvenssit eivät tässä muutu. Vain ohjaustieto siitä, miten DNA:ta käytetään vaihtuu. DNA on kuin kirjasto, josta noukitaan kulloiseenkin tarpeeseen sopivat rakennusohjeet. Me emme edes tiedä kuinka paljon eliöiden DNA:ssa on koodausta, mitä ei vielä koskaan ole käytetty. Siellä saattaa hyvinkin olla piilossa ohjeet moneenkin asiaan, mitä emme ole ajatelleen.

Perhosen evoluutiotarina on jonkinlainen ongelma. Google Scholar on hyvä paikka hakea tieteellisiä artikkeleita. Artikkeleita, joissa sana evolution on otsikossa, on kaikkiaan 677 000. Tutkijat ovat olleet siis tuotteliaita tarinoidessaan menneisyydestä (valtaosassa näistä evoluutio on oletettu, ei todistettu). Mutta artikkeleita, joissa on sanat butterfly evolution otsikossa, on vain 12! Eikö näin erikoinen malli kuin metamorfoosi ja sen kehittyminen ansaitsisi hieman enemmän huomiota?

Voit itse tutkia, selvittävätkö nämä tutkimukset sitä, miten perhonen on voinut evoluution avulla kehittyä sellaiseksi, että jo toukalla on kaikki se DNA, mitä aikuinen tarvitsee, täältä: https://scholar.google.fi/scholar?start=0&q=allintitle:+%22butterfly+evolution%22&hl=en&as_sdt=1,5&as_vis=1  

Nämä muutamat artikkelit pääosin tutkivat ulkoasun muuntelua ja oletettua sukulaisuutta, eivät evoluutiohavaintoja siitä, miten perhoset kehittyivät.

Perhosesta tekee erityisen merkittävän se, että niiden ulkoasu muuntelee hyvin paljon. Siivet ovat toinen toistaan kauniimpia. Toukka-asteella tämä siipien monimuotoisuus ei vielä näy. Siinä on luonnonvalinnalle haastetta.

Luonnonvalinta ei voi valita sellaisia toukkia 'jatkoon', joista tulisi kauniita perhosia. Toukan ilmiasussa ei vielä esiinny perhosen piirteitä. Toukan fenotyypin valinnalla ei jalosteta perhosta. Vain aikuinen perhonen lisääntyy, toukka ei lisäänny. Tietyn aikuisen perhosen suosiminen toisen edelle ei tarkoita, että juuri sen perhosen toukka olisi kelpoisempi. Tietyn toukan suosiminen luonnonvalinnassa, ei vaikuta mitenkään  esimerkiksi aikuisen perhosen lentokyvyn kehittymiseen. Nämä saman elämänmuodon kaksi eri vaihetta estävät luonnonvalinnan toimimisen. Metamorfoosi on evoluution umpikuja.

Perhoset ovat aina olleet perhosia ja ampiaiset ampiaisia. Erittäin vanhaksi luokitellusta meripihkasta on löytynyt useita hyönteisiä, jotka ovat ihan samanlaisia kuin hyönteiset tänään. Mitään kehittymistä ei ole tapahtunut. Eliöt vain muuntelevat ja sopeutuvat sen olemassa olevan geneettisen ohjelman avulla, mikä niillä on ollut jo alusta asti. Tätä muuntelua ohjataan epigeneettisesti. Epigenetiikka ei ole evoluutiota, vaan suunniteltu ohjelma biologisen elämän ohjaamiseen.

Meripihkasta voidaan nähdä, että jopa siipien kuvioinnit ovat säilyneet samaan tyyppisenä. Hyönteiset eivät ole muuttuneet mihinkään pitkienkään aikojen saatossa.

Voit katsoa lisää hyönteisiä meripihkassa täältä.

Yuotube video metamorfoosista: https://www.youtube.com/watch?v=ocWgSgMGxOc