Arv, DNA og evolusjon i Naturfag

DNA er bygd som en dobbel spiral, en dobbelthelix av to tråder. Hver tråd er en rekke av nukleotider, og hvert nukleotid har et sukker, en fosfatdel og en base. Hos planter og dyr ligger DNA i cellekjernen, pakket som kromosomer, og litt i mitokondriene. Rekkefølgen av basene er selve oppskriften.

Basene parer seg alltid likt: adenin med tymin, og cytosin med guanin. Denne komplementære paringen er det som gjør at DNA kan kopieres nøyaktig før celledeling: den ene tråden fungerer som mal for den andre. Slik føres informasjonen videre uten å endres.

Et gen er en bestemt del av DNA-et som inneholder oppskriften på et bestemt produkt, oftest et protein. Genene styrer egenskaper hos organismen. Vi arver gener fra begge foreldre, og ulike varianter av samme gen kan gi ulike egenskaper.

Veien fra arvestoff til egenskap går i faste trinn. Oppskriften i et gen kopieres over til mRNA, som leses i cellen og oversettes til et protein. Proteinene gjør jobben i kroppen, for eksempel som enzymer eller byggesteiner, og dermed blir DNA-sekvensen til synlige egenskaper. Endrer du oppskriften, kan du endre proteinet.

En mutasjon er en endring i DNA-sekvensen, en slags skrivefeil i kopieringen. De fleste er nøytrale, noen er skadelige og kan gi sykdom, og noen få er gunstige og gir en fordel i miljøet. Mutasjoner oppstår ved kopieringsfeil, stråling eller kjemiske stoffer. Det er nettopp slike mutasjoner som skaper den arvelige variasjonen evolusjon bygger på.

En dominant genvariant viser seg i utseendet selv om bare den ene av to kopier er til stede, mens en recessiv variant bare viser seg når begge kopiene er recessive. Er A dominant og a recessiv, gir både AA og Aa det dominante uttrykket, mens bare aa gir det recessive. Krysser du to bærere, Aa med Aa, viser en Punnett-rute at en av fire avkom blir aa, altså 25 prosent.

Evolusjon ved naturlig seleksjon hviler på tre fakta. For det første er individer i en art litt forskjellige. For det andre arves noen av disse forskjellene. For det tredje overlever og formerer de seg best som er best tilpasset miljøet. Over mange generasjoner blir de nyttige variantene vanligere, og arten endrer seg. Det er ingen plan bak, bare hvem som lykkes med å føre genene videre.

I England fantes det bjørkemålere med lyse vinger, godt kamuflert mot lyse trestammer. Da industrien sotet trærne svarte på 1800-tallet, ble de lyse målerne lette å se for fuglene, mens sjeldne mørke målere plutselig var best kamuflert. De mørke overlevde og fikk flest avkom, og snart var de fleste målerne mørke. Da lufta ble renere igjen, snudde det tilbake. Ingen måler endret farge selv: det var hvilke som overlevde som endret seg.

Når vi bruker antibiotika, dør de fleste bakteriene, men noen få har tilfeldigvis en mutasjon som lar dem overleve. Disse formerer seg videre, og snart består hele stammen av motstandsdyktige bakterier. Resistens er evolusjon vi kan se skje i løpet av uker, og det er en av grunnene til at leger er forsiktige med å skrive ut antibiotika.

Flere uavhengige spor peker mot evolusjon. Fossiler viser gradvis endring i form over tid. Anatomien viser homologe organer, som at svært ulike pattedyr har samme grunnplan i skjelettet. Genetikken viser at nært beslektede arter deler en stor andel av DNA-et. Og vi ser evolusjon direkte, som hos resistente bakterier. Til sammen gjør dette evolusjonsteorien til en av de best underbygde forklaringene vi har.

Bioteknologi er å bruke levende organismer, celler eller deler av dem til å lage produkter eller løse oppgaver. Tradisjonell bioteknologi er gjæring av brød og øl og avl av dyr og planter. Moderne bioteknologi bruker genteknologi, for eksempel bakterier som lager insulin til diabetikere, vaksiner, genmodifiserte planter som tåler tørke bedre, og DNA-analyse i rettsmedisin og diagnostikk.

CRISPR er et verktøy for å endre DNA presist, raskt og billig ved å klippe i arvestoffet på et bestemt sted. Det regnes som et gjennombrudd fordi genredigering ble langt enklere enn før, med store muligheter i medisin og landbruk. Men nettopp fordi det er så kraftig, reiser det også etiske spørsmål.

Bioteknologi tvinger fram vanskelige avveininger. Bør vi bare behandle sykdom, eller også forbedre friske mennesker? Bør vi endre arvestoff som går videre til kommende generasjoner? Hvem får tilgang, og hva med ulikhet og kostnad? Hvem samtykker på vegne av barn og framtidige generasjoner? Og hvordan stiller vi oss til genmodifisert mat, som kan gi nytte, men også gjøre bønder avhengige av store selskaper? Et godt svar tar en begrunnet stilling i minst ett av spørsmålene og ser flere sider.