Smart fisk lär oss om vår egen hjär­na

Forskning & Framsteg - - Innehall - Av JESPER NY­STRÖM Fo­to AN­NI­KA AF KLERC­KER

Vad var vi män­ni­skor tvung­na att av­stå när vår sto­ra HJÄR­NA U T V ECKL ADE S ? Det un­der­sö­ker forskare vid Stock­holms uni­ver­si­tet ge­nom att av­la fram ovan­ligt smar­ta och ovan­ligt kor­ka­de gup­py­fis­kar.

När Niclas Kolm öpp­nar dör­ren till käl­lar­lo­ka­len på Stock­holms uni­ver­si­tet möts vi av en svag djung­el­doft. Den kom­mer från de drygt 2 500 akva­ri­er med gup­py­fis­kar som är upp­ra­da­de på hyl­lor i lo­ka­len.

Niclas Kolm, pro­fes­sor i eto­lo­gi vid Zoo­lo­gis­ka in­sti­tu­tio­nen, sy­nar eti­ket­ter­na på någ­ra av akva­ri­er­na och pe­kar på ett av dem. Det in­ne­hål­ler en li­ten grupp ho­nor:

– De här kom­mer från ge­ne­ra­tion num­mer fem, de är de smartaste gup­py­er vi har.

Till ut­se­en­det är de smar­ta gup­py­fis­kar­na nå­got av en be­svi­kel­se. De är små och sak­nar färgprak­ten och de över­då­di­ga stjärt­fe­nor­na som man ser hos gup­py­er i akva­ri­e­af­fä­rer­na. Men så­da­na gup­py­er har av­lats för att bli så vack­ra som möj­ligt. De gup­py­er som Niclas Kolm pe­kar på har kvar ar­tens na­tur­li­ga ut­se­en­de – och har i stäl­let av­lats för att få så sto­ra hjär­nor som möj­ligt. Och någ­ra akva­ri­er läng­re bort sim­mar de­ras mot­part ”be­gåv­nings­re­ser­ven” – gup­py­er som av­lats för att få så li­ten hjär­na som möj­ligt.

Fem gup­py­ge­ne­ra­tio­ner har pas­se­rat se­dan fors­kar­na på­bör­ja­de avels­pro­gram­met. Den re­la­ti­va hjärn­stor­le­ken, det vill sä­ga för­hål­lan­det mel­lan hjär­nan och krop­pens stor­lek, skil­jer sig nu åt med un­ge­fär 15 pro­cent mel­lan de två grup­per­na.

Hjär­nan är ett ener­gislu­kan­de or­gan. Hos oss män­ni­skor står hjär­nan för un­ge­fär 20 pro­cent av det dag­li­ga ka­lori­be­ho­vet, trots att den ba­ra ut­gör knappt 2 pro­cent av kropps­vik­ten. Det ska­par ett slags evo­lu­tio­närt di­lem­ma: Hur lyc­ka­des vå­ra ti­di­ga för­fä­der skaf­fa fram de ex­tra ka­lo­ri­er som kräv­des för att de skul­le kun­na ut­veck­la en stor hjär­na? Det är en av de frå­gor som fors­kar­na vid Stock­holms uni­ver­si­tet för­sö­ker be­sva­ra med hjälp av si­na fis­kar.

– Må­let är att öka vår för­stå­el­se för de för­ut­sätt­ning­ar som krävs för att en stor hjär­na ska kun­na ut­veck­las evo­lu­tio­närt, och ock­så att un­der­sö­ka de för­de­lar och nack­de­lar som föl­jer med pro­ces­sen, sä­ger Niclas Kolm.

Människan har en ovan­ligt li­ten mat­smält­nings­ap­pa­rat. En te­o­ri är att det­ta speg­lar vad vi fick off­ra för att kun­na ut­veck­la en stor hjär­na. Att smäl­ta ma­ten är ener­gikrä­van­de, och ge­nom att krym­pa de or­gan som är in­blan­da­de i mat­smält­ning­en fri­gjor­des ener­gi som i stäl­let kun­de för­sör­ja en väx­an­de hjär­na. Vår lång­sam­ma för­ök­nings­takt skul­le ock­så kun­na va­ra en ef­ter­gift. Den här te­o­rin kal­las the ex­pen­si­ve tis­sue hy­pot­he­sis. Det finns ing­et

svenskt namn, men vi kan kal­la den ”or­gan­kost­nads­hy­po­te­sen”.

Niclas Kolms fors­kar­grupp är först i värl­den med att tes­ta or­gan­kost­nads­hy­po­te­sen med hjälp av kon­trol­le­ra­de ex­pe­ri­ment. Gup­pyn är på många sätt den per­fek­ta ar­ten för den här sor­tens för­sök. Den är lätt att hål­la i akva­ri­er och för­ö­kar sig snabbt. En an­nan för­del är att man in­te be­hö­ver han­te­ra käns­li­ga ägg och pyt­tesmå yng­el. Han­nen be­fruk­tar näm­li­gen äg­gen in­u­ti ho­nans kropp. Se­dan kläcks äg­gen in­u­ti ho­nan och ung­ar­na är för­hål­lan­de­vis sto­ra när de kom­mer ut.

– Gup­pyn är en av de mest an­vän­da mo­dell­or­ga­nis­mer­na in­om evo­lu­tions­bi­o­lo­gin. Det har skri­vits hund­ra­tals ve­ten­skap­li­ga ar­tik­lar om den, så det finns mas­sor med kun­skap att lu­ta sig mot.

Niclas Kolm och hans kol­le­ger bör­ja­de av­la på hjärn­stor­lek hos gup­py­er år 2010. De ut­gick från ett stort be­stånd som här- stam­ma­de från en flod på ön Trini­dad. Fis­kar­na ha­de ald­rig ti­di­ga­re ut­satts för avel och ha­de stor ge­ne­tisk va­ri­a­tion.

Fors­kar­na för­de sam­man gup­py­er i tre grup­per med 75 par i var­je. Ef­ter det att pa­ren fått ung­ar av­li­va­des för­äld­rar­na så att stor­le­ken på de­ras hjär­nor kun­de un­der­sö­kas.

Ung­ar från de 15 par som ha­de de störs­ta re­spek­ti­ve mins­ta hjär­nor­na i för­hål­lan­de till kropps­stor­le­ken i var­je grupp fick in­gå i avels­för­sö­ket. Det­ta star­ta­de allt­så med tre grup­per yng­el från för­äld­rar med ovan­ligt sto­ra hjär­nor samt med tre grup­per yng­el ef­ter för­äld­rar med ovan­ligt små hjär­nor. Fors­kar­na ska­pa­de 30 nya par in­om var och en av de sex grup­per­na. Des­sa par fick ung­ar som i sin tur fick bil­da par och för­ö­ka sig på sam­ma sätt som si­na för­äld­rar. Aveln, som allt­så på­gick un­der två ge­ne­ra­tio­ner, re­sul­te­ra­de i att skill­na­den i hjärn­stor­lek mel­lan de två avels­lin­jer­na blev 9 pro­cent.

Fors­kar­na pub­li­ce­ra­de re­sul­ta­ten i en an­sedd ve­ten­skap­lig tid­skrift, och när man lä­ser ar­ti­kelns kort­fat­ta­de be­skriv­ning av avels­ar­be­tet, kan man få in­tryc­ket att det är för­hål­lan­de­vis en­kelt att av­la på hjärn­stor­lek. Hur kom­mer det sig då att inga and­ra forskare har gjort sam­ma sak ti­di­ga­re?

– Det be­ror på om­fatt­ning­en. Ett så­dant här ex­pe­ri­ment är en lo­gis­tisk mar­dröm. Vi var tvung­na att hål­la re­da på över 4 000 fi­skin­di­vi­der, an­vän­da 1 100 akva­ri­er och vi dis­se­ke­ra­de 1 800 fis­kar, sä­ger Niclas Kolm.

Näs­ta steg i forsk­ning­en blev att för­sö­ka vi­sa att det verk­li­gen finns en kopp­ling mel­lan hjärn­stor­lek och kog­ni­tiv för­må­ga hos gup­py­er – att in­di­vi­der med stor hjär­na på nå­got sätt är smar­ta­re än in­di­vi­der med li­ten hjär­na.

Fors­kar­na ut­för­de ett ex­pe­ri­ment som gick ut på att lä­ra gup­py­er att as­so­ci­e­ra sym­bo­ler med be­lö­ning­ar i form av mat. Ho­nor med stor hjär­na kla­ra­de upp­gif­ten ga­lant: De val­de rätt sym­bol vid drygt 80 pro­cent av för­sö­ken. Ho­nor med små hjär­nor pre­ste­ra­de dä­re­mot in­te bätt­re än slum­pen – de val­de rätt sym­bol vid en­dast un­ge­fär hälf­ten av för­sö­ken.

När det gäl­ler han­nar­na ha­de hjärn­stor­le­ken ing­en be­ty­del­se. Al­la han­nar tyck­tes väl­ja helt slump­mäs­sigt mel­lan sym­bo­ler­na. Han­nar med stor hjär­na kla­ra­de sig allt­så li­ka då­ligt som ho­nor med li­ten hjär­na.

Ex­pe­ri­men­tet vi­sar att det finns en kopp­ling mel­lan hjärn­stor­lek och kog­ni­tion – hos ho­nor. Kog­ni­tion är ett gans­ka vitt be­grepp som in­ne­fat­tar fle­ra hjärn­funk­tio­ner, ex­em­pel­vis tan­ke­för­må­ga, upp­märk­sam­het, min­ne, in­lär­ning och pro­blem­lös­ning. Det är där­för svårt att av­gö­ra vil­ka av des­sa egen­ska­per som ha­de på­ver­kats av aveln.

”Vi var tvung­na att ­hål­la re­da på över 4 000 ­fi­skin­di­vi­der, an­vän­da 1 100 akva­ri­er och vi ­dis­se­ke­ra­de 1 800 fis­kar.”

Niclas Kolm, pro­fes­sor i eto­lo­gi

Niclas Kolm sy­nar ett av fors­kar­grup­pens fle­ra tu­sen akva­ri­er med gup­py­er som finns i ­käl­la­ren på Stock­holms uni­ver­si­tet. De gup­py­er som finns på Stock­holms uni­ver­si­tet har kvar sitt na­tur­li­ga ­ut­se­en­de, till skill­nad från gup­py­er i djur­af­fä­ren, som är

Fisk­hjär­nans in­tel­li­gens­cent­rum kal­las te­lence­fa­lon – de två bol­lar­na i höjd med ögo­nen. Gup­py­hjär­nan är stor som ett knapp­nåls­hu­vud, så dis­se­ke­ring­en krä­ver en sta­dig hand.

Newspapers in Swedish

Newspapers from Sweden

© PressReader. All rights reserved.