Dei store utviklingshistoriene på Naturfag 1

Naturhistortiske samlingar på Universitetsmuseet i Bergen er ramme om dei fleste kursdagane på vidareutdanninga. For temaet ‘evolusjon’ kunne knapt nokon plass passa betre. Livsformer av alle slag er representerte, og vi kan sjå både det geologiske grunnlaget for liv og tilhøva slik dei kan ha vore i ‘ursuppa’ der livet oppsto. Foredraga på kurset starta likevel lenger tilbake, med sjølve opphavet.

Utviklinga av universet er ei lang historie. Kjartan Olafsson fra institutt for fysikk og teknologi er astrofysikar, og gjekk gjennom hovudtrekka i den nær 14 milliardar år lange utviklinga. Ei gasståke er opphav til stjerner og planetar. Tettare område i gassen har større gravitasjon, og trekker til seg partiklar. Det blir oftast danna fleire mindre stjernesystem av ei slik gasståke.  

stjernehimmel
Ein stjernehimmel-app på telefonen kan vere ein god guide om du tar elevane med ut ein mørk kveld eller morgon. Skjermdump frå ‘distant suns’

Forskarane brukar kraftige teleskop for å sjå ut i rommet – og tilbake i tid. Det viser seg at alle objekt vi finn, fjernar seg frå oss. Det er likevel ikkje slik at jorda, eller noko anna himmelobjekt, er sentrum. Universet ekspanderar, og yttergrensa for det rommet vi kjenner er no 10 i 26. meter unna oss. Ulike berekningsmåtar tilseier at universet er 13.7 milliarder år gamalt. 

Undersøkingar av spiralgalaksar viser at dei roterer fortare enn massen vi målar skulle tilseie. Det må vere meir masse enn den vi kan sjå, mørk materie. Det er også slik at universet si utviding går hurtigare og hurtigare – noko som viser at det også må vere meir energi enn den vi kan måle – mørk energi. Universet har fleire mysterium til oss – som spørsmålet om det er liv andre stadar i rommet. Det blir brukt mykje ressursar på å finne planetar som kan eigne seg, eksoplanetar. Til no er det funne 4104 slike, med vilkår mykje lik dei som er på jorda. 

Jordas utvikling, frå ei glødande eldkule 4.5 milliarder år tilbake, til den blå og innbydande planeten vi kjenner i dag, er ei innfløkt og spanande historie. Geolog og vitskapsformidlar Kikki Kleiven gjekk gjennom forteljinga om jorda i løpet av 2 inspirerende kurstimer. I løpet av den tida det har vore liv på jorda, har det vore 5 store masseutryddingar, korte periodar der store delar av det dåverande plante- og dyrelivet forsvann. Alle kjenner til utryddinga av dinosaurane og deira miljø for 65 millioner år siden, dette var den til no siste. Vi står no midt oppe i den sjette utryddinga, biologane meiner at artane forsvinner raskere no enn i dei tidlegare utryddingane. 

Den eldste perioden av jordas historie kalles hadeicum, etter Hades, herskeren over dødsriket. Jorda var ugjestmild og glødande. Likevel, allerede i neste periode, Arkeikum, finn vi blågrønalgar avsatte på havbotnen. No aukar oksygeninnhaldet i atmosfæren. I neste tidsperiode, Protorezoikum, får jorda og atmosfæra ei samansetning som liknar den vi har i dag. For 542 millionar år sidan kjem vi inn i phanerozoikum, som vi er i framleis. Den startar med kambrium, og vi går gjennom periodane vi kjenner fra lærebøkene; ordovicium, silur, devon, perm, trias, jura, kritt – og vi er fremme ved dinosaurane si undergong og begynner på meir ‘moderne’ tid, dei siste 65 millionar åra som blir delt inn i epoker. Den siste har vore holocene. Dei fleste er nå samde om at vi har kome inn i menneskene si tildsalder – antropocene. Vår verksemd, med landskapsendring, drenering, bygging og artsutrydding, gir jorda spor for all fremtid, og definerer ein ny geologisk tidsperiode – skapt av mennesket. Vi ser konturane av den sjette utryddinga. Studiet av dyrelivet etter den femte utryddinga, då dinosaurane forsvann, viser korleis evolusjonen favoriserte nye spanande livsformer og tilpasningar.

Darwin er sentralt i forklaringa av korleis livet på jorda har utvikla seg. I sitt foredrag viste Terje Lislevand både til hovudelementa i Darwins teori, og korleis utstillinga i Naturhistorisk museum er bygd opp som kring temaet evolusjon. Lislevand er fagleg ansvarleg for utstillingene.  Arv og individuell variasjon er føresetnader for evolusjon. Over tid vil det oppstå endringar i gensamansetinga i ein populasjon. Endringar kan skje som følge av naturleg utval, seksuell seleksjon eller styrt nedarving, avl. Vi kan sjå slektskapen mellom artar i like strukturar i organismane. Samanlikning av forlemmar vil vise at venger, luffar og forbein har grunnleggande lik beinstruktur. Vi finn reminensar av bakbein i kvalskjelletta.

Tidleg i fosterutviklinga er primitive og meir avanserte artar nokså like, eit trekk som viser evolusjonsmessig slektskap. Også i genene finn vi mykje likt, til og med mellom insekt og menneske, vi kan snakke om ‘vår indre fluge’. Evolusjon skjer innafor artar, og ved ny artsdanning. Spørsmålet om kva som skil ein art frå ein annan har opptatt biologane frå Linné si tid. Morfologi var einaste skiljet tidlegare; dyr og plantar som såg like ut, blei klassifiserte som same art. Gensekvensering definerer slektskap meir nøye, og på nye måtar. Om vi samanheld eit morfologisk og eit fylogenetisk kart over ‘livets tre’, ser vi at artane grupperar seg annleis. Nye funn og nye metodar peiker i same retning: Darwin hadde rett. Etter meir enn 150 år er teorien hans styrka, ikkje svekka, av den enorme mengda forskning som er publisert. 

Utstillinga i museet viser hovudprinsioppa i evolusjonen tydeleg. Vi finn homologe trekk, likskap hos individ og artar, utvikling frå enkle organismar til avanserte, tilpasning og systematikk. Etter foredraget til Terje Lislevand gjekk deltakarane gjennom utstillinga med tanke på undervisning om evolusjon. Ikkje alle har høve til å besøke dette museet, men dei fleste har gode samarbeidspartnarar for undervisning i lokalmiljøet. 

Praksisnær fagundervisning om evolusjon var tema for verkstadøkten til Ragnhild Hannaas og Olaug Vetti Kvam frå Skolelaboratoriet. I innleiinga tok dei utgongspunkt i evolusjonen sine grunnleggande mekanismar, og misoppfatningar om evolusjon. Til dømes er det lett å tenke at evolusjon er ein avslutta prosess, med mennesket som topp-produkt. Eller at evolusjon har eit føremål: ‘sommerfuglen får lang snabel for å nå til nektaren i blomen’. Det er meir nyttig for forståing av evolusjonen å sjå på genomet som egoistisk. Richard Dawkins omtalar det slik i si bo ‘the selfish Gene’: organismen er berre ein berar av genomet, og reiskap for å føre det vidare til neste slektledd Deretter gjekk dei to kurshaldarane til å vise, prøve og diskutere metodar og materiell for klasserommet:
-Skrapelodd. Spørsmåla til ‘lotteriet’ er påstander om evolusjon, med fire mogelege svar. Først avgjer kvar einskild med seg sjølv kva som er riktig – men uten å skrape. Diskujson med tre andre kan ender oppfatninga av kva som er rett svar – og det viser seg at mange har full skår etter ei slik oppklårande diskusjon.

-Seleksjonsspelet. Ein duk med ‘jungeldekor’ er lagt på bordet, med mange små perlar i ulike fargar på. Spelarane ‘fangar’ ein og ein perle, og legg til side. Etter nokre rundar tel ein opp kva fargar kvar einskild har i ‘fangsten’ sin. Det viser seg at perlane utan kamuflasje blei fanga oftast, men ulikt av predatorane. Når scenen skiftar, og det legg seg snø eller skogen brenn, representert ved ein ny farge på duken, endrar biletet seg. Andre eigneskapar kjem til nytte, og individa som har ei anna evolusjonær føremun, overlev og kan få avkom. 

-Arvespelet. Her utvekslar deltakarane brikker med dominante og recessive gen. Du kan starte med ff, recessivt gen for ikkje-fr øyreflipp, og kome ute med Ff, eit dominant og eit recessivt gen i neste generasjon. F, som kodar for fri øyreflipp, dominerar, og fenotypisk endar du opp med fri. I neste generasjon nigjen kan du ha genotypsik FF, ff, eller fF/Ff – og no veit du korleis du skal rekne  ut fenotypen din, og kva eigenskap du kan føre vidare til avkomet. 

Tilfeldig utval, arv og avl har mellom anna ført oss til havbruk og forskning på fiskeartar. Professor Karin Pittman viste kunnskap og forskningsresultat frå dette feltet. Havbruk er ikkje det same som landbruk i sjøen. Fisk har for det første all reproduksjon utanfor kroppen. Det har ført med seg at den evolusjonære tilpasninga er mangfoldig og robust: fisk har langt større repertoar av genar som gjer det mogeleg for avkomet å tilpasse seg endringar i miljøet. For det andre kan vi, som avlar på fisken, kontrollere heile livsløpet, frå og med befruktninga.  Gjennom rettleia disseksjon av oppdrettslaks og leppefisken rognkjeks forklarte  Pittman nokre av detaljane som kjem fram i forskninga. Rognkjeksen har eit særs tynt lag av slim som vern utapå huda. Det kan sjå ut til at den oppsøker tareskogen, både for å få skjul, og å få overført stoff frå tareblada som er med på å bygge opp slimlaget. I havbruksmerden finst ikkje tareblad, og fisken er meit utsett for bakterieinfeksjon. Med å dissekere dei to ulike artane fekk deltakarane òg innsikt i korleis ulik tilpasning viser seg i ulik bygnad av indre organ. Til dømes har rognkjeksen mykje lengre tarm enn laksen. Fisk har òg eit hjarta som er annleis bygd enn hos dyr som andar med lungar.

Vedlegg