Usædvanlig dykkerevne kortlagt – med inspiration fra sæler

Evolutionsbiolog fra Københavns Universitet blev adopteret af sydøstasiatiske superdykkere – et folk, der kan fridykke til over 70 meters dybde. Det er der kommet overraskende ny viden ud af, som netop er offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Cell. Her er både input til sundhedsforskningen og et skoleeksempel på, hvordan evolutionen arbejder. Dokumenteret helt ned på dna-niveau. 

Historien foregår i Sydøstasien, på Sulawesi-halvøen i de to landsbyer Jaya Bakti og Koyoan, der begge ligger ved kysten, cirka 25 km fra hinanden. Men på flere måder begynder den i virkeligheden ved Antarktis: Rundt om Antarktis lever en af verdens allerbedste dykkere blandt pattedyrene, Weddellsælen. Det er noget af en tamp, den kan blive op til 3,5 meter lang og veje omkring 600 kilo, og når den dykker i det iskolde havvand for at fylde bugen med fisk, har den ingen hast – slet, slet ikke:

For Weddellsælen, som er opkaldt efter den britiske søfarer James Weddell (1787-1834), bevæger sig ubesværet flere hundrede meter ned – og den kan forblive neddykket i op til 80 minutter. Hvilket for et pattedyr er enormt lang tid at være uden ilttilførsel – og dermed være henvist til at klare sig med den ’medbragte’ ilt fra sidste indånding inden neddykningen.

Sælstudier
Da et hold canadiske forskere i slutningen af 1990’erne kiggede nøjere på denne bemærkelsesværdige dykkerkapacitet hos en række havpattedyr, herunder Weddellsæler og søløver, gjorde videnskabsfolkene efterfølgende opmærksom på en tilsyneladende sammenhæng mellem miltstørrelse og neddykningstid:

Stor milt syntes at fremme dykkerkapaciteten – hvilket rent fysiologisk hænger sammen med, at milten hos pattedyr sender ekstra forsyninger af iltbærende røde blodlegemer ud i blodbanen, når iltforsyningen falder brat; et iltfald, der rent medicinsk kendes som hypoksi.

Observationen af en mulig sammenhæng mellem miltstørrelse og neddykningstid hos havpattedyr har siden spredt sig godt og grundigt i det videnskabelige miljø. Evolutionsbiologen Melissa Ilardo fra Center for Geogenetik ved Københavns Universitet (KU) kendte den også – og hun kom pludselig til at tænke på den, da hun for et par år siden opholdt sig i Sydøstasien i forbindelse med et koral-projekt.

Historien om sælerne dukkede op i hendes hjerne, da hun hørte om Bajau-folket, som lever i kystområder i Filippinerne, Malaysia og Indonesien og er kendt som fantastiske fridykkere: For helt uden ilttilførsel, næsten som en Weddellsæl, kan Bajou-dykkerne bevæge sig 70 meter ned under havoverfladen for at harpunere fisk. Her kan de opholde sig i adskillige minutter, og denne jagtform har Bajau-folket dyrket i årtusinder.

Skeptiske professorer
Melissa Ilardo skulle til at skrive ph.d.-afhandling ved Center for Geogenetik – og besluttede så at den skulle handle om forholdet mellem miltstørrelse om dykkerkapacitet hos Bajau-folket:

”Jeg ville se, om Bajau-dykkerne også har en forstørret milt – og så ville jeg prøve at finde ud af, hvordan det i givet fald var reguleret genetisk. Det var aldrig før undersøgt hos et oprindeligt folk”, siger Melissa Ilardo, som i dag er ansat ved University of Utah.

Professor Eske Willerslev, leder af Center for Geogenetik, kan tydeligt huske, at han var noget skeptisk, da Melissa Ilardo forelagde ideen til sit ph.d.-projekt for ham: ”Jeg syntes det lød risikabelt, for hvad nu, hvis Melissa intet ekstraordinært fandt?”.

Og Rasmus Nielsen, der er professor ved Center for Geogenetik og professor i Integrativ Biologi ved det amerikanske University of California at Berkeley, havde sin tvivl, da han blev orienteret om Melissa Ilardos undersøgelsesplaner. Det endte dog med, at hun fik begge professorer overbevist, og med støtte fra blandt andre Det Europæiske Forskningsråd, Lundbeckfonden og Grundforskningsfonden, gik projektet i gang.

De resultater, Melissa Illardo kom frem til i forbindelse med sin ph.d.-afhandling, er rygraden i en videnskabelig artikel, som netop er offentliggjort i det internationale tidsskrift Cell.

Studiet var ledet af Eske Willerslev og Rasmus Nielsen, fra henholdsvis Center for GeoGenetik, Københavns Universitet, og Berkeley Universitet.  Bag arbejdet står også forskere fra DTU, fra det indonesiske Tompotika University – og fra University of Cambridge og Sanger Institute, begge UK.

Det er ren Darwin
Melissa Illardo gav sig god tid, da hun skulle gennemføre sin undersøgelse: ”For jeg ville være sikker på, at deltagerne forstod præcis, hvad jeg ville. Og i begge de landsbyer, jeg endte med at få en meget tæt kontakt med, blev jeg faktisk adopteret – bogstaveligt talt optaget i en familie”.

Hun udvalgte de to landsbyer Jaya Bakti og Koyoan på kysten af den indonesiske Sulawesi-halvø – i førstnævnte bor der medlemmer af Bajau-folket, altså topprofessionelle fridykkere, mens beboerne i Koyoan, der tilhører Saluan-folket, ikke dykker.
Og derefter foretog Melissa Ilardo række identiske målinger i de to samfund.

Ved at sammenligne ultralydsskanninger kunne Melissa Ilardo se, at Bajau-folkets medlemmer har en milt, der typisk er 50 procent større end milten hos medlemmer af Saluan-folket.

Og da det store forskerhold bag den videnskabelige artikel i Cell, som også inkluderede eksperter fra Tyskland og Holland, for alvor kom i gang med at dna-analysere de spytprøver, Melissa Ilardo havde indsamlet i de to landsbyer, dukkede der interessante genetiske svar op, fortæller professor Rasmus Nielsen:

”Det er nemlig muligt at se, at den store milt hos medlemmer af Bajau-folket skyldes mutationer – ændringer – i genet PDE10A”.

Der er tale om en klassisk darwinistisk evolutionsændring hos Bajau-folket – hvor forgængere med stor dykkerkapacitet, herunder en stor milt, i sin tid blev netop de overlevende, som gav deres gener videre. Og i evolutionssammenhæng er denne ændring foregået i løbet af en meget kort periode, formentlig inden for ganske få tusinde år, pointerer professor Eske Willerslev.

Desuden viser analyserne af spytprøverne, at Bajau-folket har udtalte mutationer i et andet gen (BDKRB2), som tidligere er sat i forbindelse med den såkaldte dykkerrespons.

”Hvad disse ændringer mere specifikt betyder, ved vi endnu ikke. Men det er noget af det, som det er oplagt at se nærmere på”, siger Melissa Ilardo.

Spændende perspektiver
Noget af det, man på sigt kan håbe på konkret at få ud af disse resultater, drejer sig om sygdomsbehandling, siger professor Rasmus Nielsen:

”Når vi nu ved, hvor den store milt hos Bajau-folket er lokaliseret rent genetisk, kan man godt forestille sig, at det kan blive muligt at udvikle en eller anden form for test, der kan sige, hvor godt eller hvor dårligt et menneske tåler at blive udsat for et pludseligt iltfald, altså hypoksi. Det kunne være en værdifuld information at have i forbindelse med eksempelvis et operativt indgreb. Og den viden, denne undersøgelse har skaffet, kan måske også anvendes til at få en bedre forståelse af, hvad der egentlig sker under iltmangel”.

Til sommer vil Melissa og Eske Willerslev Ilardo rejse tilbage til de to landsbyer på Sulawesi-halvøen. Her vil de orientere beboerne om resultaterne af undersøgelsen – og Melissa Ilardo glæder sig især til at kunne fortælle sine adoptivforældre og alle de andre indbyggere i Bajau-landsbyen, at deres store dykkerkapacitet er genetisk betinget og dermed nedarvet.

”Desuden vil jeg prøve at gennemføre lignende undersøgelse hos tre andre folkegrupper i Sydøstasien, som også er kendt som dygtige fridykkere”, fortæller hun.

Nyheder

Lundbeckfondens nye uddelingsstrategi sætter talentet og hjernen først
17. september 2018
DNA-detektiver afslører banditter bag tarmudposninger
3. september 2018
Deltag i The Brain Prize Meeting om demens
30. august 2018

Lundbeckfonden

Lundbeckfonden Ventures

Lundbeckfonden Emerge