Hva er det Marit Bjørgen har som gjør henne så rå? Kan vi finne svaret i genene?

Menneskets totale arvemateriale, det vil si genom, består av cirka tre milliarder basepar (A-er, T-er, C-er og G-er). Om vi sammenligner genomet til to tilfeldige mennesker, så er de omtrent 0,1 prosent forskjellige. Det er derfor rundt tre millioner forskjeller mellom ditt DNA og Marit Bjørgens.

Alle mennesker har de samme 20 000 genene, men vi har ulike varianter av disse. Et eksempel på en forskjell/variant, er at du har en A der Marit har en T som påvirker ett gens funksjon og gir Marit en unik evne til å unngå melkesyre i den siste seige motbakken. Slike genetiske forskjeller finner vi også utenfor genene, der de kan påvirke hvordan gener brukes.

Hvordan kan vi så knekke Bjørgen-koden – og dermed forstå hvilke gener som gjør Marit Bjørgen mye bedre på ski enn de fleste andre langrennsløpere? Ideen er enkel. Først leser vi av baseparene i genomene til gode og mindre gode langrennsløpere. Så sammenligner vi genomsekvensene og finner posisjoner der for eksempel gode løpere har en T mens mindre gode har en A. Ferdig? Ja, i prinsippet.

Problemet er at vi ikke kommer til å finne sånne posisjoner.

Ikke så enkelt

Komplekse egenskaper har også komplekse forklaringer. Skal du bli verdens beste langrennsløper må du ha vært heldig med en rekke varianter i ditt genom; varianter som enkeltvis bare forklarer en forsvinnende liten del av ditt talent. Og så er det miljøfaktorer da. Det hjelper ikke å ha alle de rette, genetiske variantene om du får is i rubben (OL 2010) eller om smørerne har glemt at skismøring skal under skiene (OL 2014).

Ingen har forsøkt å finne ”skiløpergenene” ennå. Men mye genetikkforskning det siste tiåret har dreid seg om å lete etter genetiske varianter som bestemmer hvordan vi ser ut, oppfører oss eller om vi er predisponert for et helseproblem.

Her er et godt eksempel: Dersom du er høy har du ganske sikkert foreldre som også er høye. Så mye som 80 prosent av all variasjon i høyde mellom mennesker er genetisk betinget. Nøyaktig hvilke genetiske varianter som gjør deg til basketballspiller-materiale burde derfor være en enkel sak å identifisere. I en ny studie publisert i Nature Genetics har forskere nå undersøkt sammenhengen mellom genetisk variasjon og høyde i 253 288 individer med europeisk avstamning.

Forskerne konkluderte med at cirka 10 000 vanlige genetiske varianter var assosiert med høyde. Men, disse 20 000 variantene forklarte bare 36 prosent av høydevariasjonen. Med andre ord: hver genetisk variant du har i din kropp som påvirker hvor høy du er (dersom du er fra Europa), vil i gjennomsnitt kun bidra 0,0036 prosent til ditt vertikale centimeter-mål.

Når det er så vanskelig å finne forklaringen på en såpass enkel, og sterkt arvelig, egenskap som høyde så blir kanskje Marits hemmelighet skjult for alltid?

Mer enn summen

For hvordan kan vi gyve løs på en så sammensatt egenskap som skiløpertalent, når vi ikke engang forstår den genetiske årsaken bak variasjon i høyde? En teori er at den skjulte forklaringen ligger i komplekse samspill mellom genetiske varianter (epistasis).

Egenskaper hos alle levende organismer er altså mer enn summen av de genetiske variantene.

For å identifisere slike komplekse genetiske samspill bruker vi maskinlæringsmetoder. Vi kan altså trene en datamaskin til å skille mellom gode og dårlige skiløpere gjennom å gi datamaskinen tilgang på deres genomsekvenser og tider fra deres siste Birken-renn. Dette kan for eksempel fortelle oss at ”hvis du har en A i posisjon 45 754 på kromosom 12 og en T i posisjon 1 439 926 på kromosom 18, da blir du god på ski”.

Poenget her er at det ikke hjelper å ha kun en av disse variantene, du må ha begge. Samspill!

33 nuller

Men nå begynner problemene for alvor. Om det nå er en million små variasjoner som skiller deg og Marit, så må datamaskinen søke gjennom 500 milliarder kombinasjoner av to genetiske varianter, 166 billiarder kombinasjoner av tre, 42 trilliarder kombinasjoner av fire, 8 kvadrilliarder kombinasjoner av fem, og en kvintilliard kombinasjoner av seks genetiske varianter. En kvintilliard er et ettall med 33 nuller bak.

Med så mange mulige forklaringer, er det en overhengende fare for at maskinen finner noe som tilfeldigvis stemmer for akkurat dine Birken-løpere men som faktisk ikke har noe med koblingen genetikk og skiprestasjon å gjøre. Det kalles overtilpasning.

Altså, for å kunne forstå genetiske faktorer bak helt vanlige egenskaper som høyde og skitalent er vi helt nødt til å studere genetiske data fra veldig mange individer. Høydestudien som vi nevnte hadde undersøkt over 250 000 individer. For å få nok data er det nå blitt vanligere at forskere tenker som Miljøpartiet De Grønne – de resirkulerer.

Siden alt datamateriale fra seriøse studier er tilgjengelig online, kan vi nå samle og sette sammen resultater fra mange tidligere studier til en ny kjempestudie. Dette kalles metastudier. Høydestudien er ett eksempel på et metastudie.

Et annet eksempel er en nylig publisert artikkel i Nature der forskere så på risiko for å få prostatakreft med et datamateriale på tilsammen 87 040 individer. Før denne studien fantes det allerede 76 kjente varianter som øker prostatakreftrisiko. Den nye metastudien fant i tillegg 23 nye varianter. Totalt forklarte de 96 prostatakreft-assosierte genomvariantene 33 prosent av risikoen for å få prostatakreft. Altså en gjennomsnittlig forklaringskraft på bare 0,3 prosent per variant.

Tilbake til starten

Hvorfor er Marit Bjørgen så god på ski? Vi setter pengene våre på denne forklaringen: Marit har vært heldig med tusenvis av varianter i sitt genom; både innenfor og utenfor genene. Men disse genetiske variantene forklarer tilsammen en ganske liten del av hennes nær perfekte balanse mellom styrke, hurtighet og kondisjon, hennes sterke psyke og vinnervilje.

Resten har andre forklaringer som oppvekstmiljø, trening, geografi (det er mye snø i Trøndelag), mer trening og enda mer trening.

(Dette innlegget er tidligere publisert i Aftenposten)

I 2010 ankom en gruppe på ni sjimpanser fra en nederlandsk safari park dyrehagen i Edinburgh. De brukte en begeistret og høy lyd for å be om epler. De lokale sjimpansene, derimot, var ikke like glade i frukten. De nøyde seg med et uinteressert grynt.

I 2013 hadde apene fra Nederland lagt om til et lignende grynt, selv om interessen for epler var like høy, skriver BBC.

Dette er ifølge den britiske kringkasteren det første beviset på at sjimpanser kan endre lydene knyttet til visse objekter.

Funnene, som først ble omtalt i tidsskriftet Current Biology, antyder at når sjimpanselyder refererer til objekter, så kan de fungere overraskende likt menneskenes ord – i stedet for bare å være drevet av instinkt og hvordan sjimpansen føler for det aktuelle objektet.

Les også: Apestreker belønnet med kunstpris

Kan stamme fra felles slektninger

Evnen vår til å lære nye ord fra andre mennesker kan stamme fra felles slektninger med sjimpansene, for rundt seks millioner år siden.

– En viktig måte å forstå hvordan språk utviklet seg er å studere kommunikasjonssystemene til dyrene som er nært beslektet med oss, sier Katie Slocombe, en av forfatterne bak artikkelen i Current Biology.

Til å begynne med kom ikke de nederlandske og skotske sjimpansene godt overens. Men innen 2013 hadde de blitt gode venner, og med det økende sosiale samværet så forskerne forandringen i kommunikasjonen.

Hvorfor dette skjedde, er vanskelig å si. De nederlandske sjimpansene kan ha lagt om lydene for å kommunisere bedre – omtrent som når vi lærer et nytt ord. Eller de kan ha gjort det av sosiale grunner.

– Hvis du legger om til noens aksent, så kommer de bedre overens med deg og liker deg bedre. Det kan være noe lignende vi ser hos sjimpansene, sier Slocombe.

– Alternative forklaringer

Professor Klaus Zuberbühler, ekspert på språkevolusjon ved universitetet i Neuchatel i Sveits, sier til BBC at funnene er «svært, svært interessante».

Han sier at tidligere studier har vist at lyder hos primater etter hvert sammenfaller på lignende måte, men at dette har dreid seg om sosiale lyder, for eksempel for å få kontakt, og aldri om spesifikke objekter.

Zuberbühler utelukker heller ikke at det kan finnes andre forklaringer.

– Mange ting skjer i løpet av tre år når disse nye dyrene integreres, sier han.

– De har skyldfølelse overfor sine nærmeste. Men den psykiske smerten blir for sterk, sier forsker May Vatne ved Høgskolen i Oslo og Akershus.

– På den ene siden ønsker de å dø, men på den annen side vil de også gjerne leve.

Hun har dybdeintervjuet ti personer som har overlevd selvmordsforsøk.

Fem av deltakerne i studien hadde barn. Vatne forteller om personer som har mye omtanke for sine nærmeste, også i den tilstanden de selv er i.

Tanken på å bety noe for noen, er viktig når kampen står om å ville leve eller dø, viser studien hennes.

En av deltakerne hadde selv mistet sin mor i en overdose som barn. Han beskrev hvordan tanken på datterens behov fikk ham til å tilkalle hjelp, etter å ha fått i seg store mengder med medikamenter og alkohol:

 «Hun er den viktigste jeg har. Det var jo hun som redda meg den natta. At man har et ansvar, det var vel det som gikk opp for meg den natta, at jeg behøver vel ikke følge fotspora til mora mi. Det var jo nære på da. Men det gikk jo bra, sånn sett, så hun har fortsatt en far … Jeg betyr noe for noen, det er det det går på. Jeg har et ansvar for et annet liv.»

Aldri snakket om selvmordsforsøket

Flere beskrev selvmordsforsøket som en hendelse som satte i gang en prosess. I denne prosessen vokste etter hvert ønsket om å leve seg sterkere enn ønsket om å slippe unna og gjøre slutt på livet.

– Det er viktig å få dele vanskelige tanker og følelser med noen. Ved å snakke om det i livet som har økt presset, kan den uutholdelige psykiske smerten lindres, påpeker Vatne.

Flere av deltakerne hadde likevel aldri snakket med noen om det som skjedde. Ikke med venner. Ikke med familie, fastlege eller andre.

– Selv om de skammer seg over selvmordsforsøket og det er vanskelig å snakke om, så uttrykker de likevel et savn etter å snakke om den traumatiske hendelsen, sier hun.

Vatne understreker at helsepersonell har et etisk ansvar ved å stimulere håp i møte med den suicidale.

– Mange får dessverre ikke den oppfølgingen de trenger. Helsepersonell må invitere til dialog, lytte bedre, tåle smerten i det som fortelles, og gi nødvendig tid til å komme seg, mener Vatne.

Skam over ikke å mestre livet

Årlig tar mellom 500 og 600 mennesker sitt eget liv i Norge.

I Handlingsplan for forebygging av selvmord og selvskading 2014-2017, anslås omfanget av selvmordsforsøk å være 7 til 15 ganger høyere enn selvmord. Disse tallene viser at mange opplever livet så vanskelig at døden synes å være den eneste løsningen.

Deltakerne i studien til Vatne uttrykte at de egentlig ønsket å leve, samtidig som de poengterte at meningen med selvmordsforsøket hadde vært å dø.

– Å bli bevisst på den delen i seg som ønsker å leve, på tross av at tanken på selvmord fortsatt er en mulighet, kan forstås som et viktig vendepunkt for å snu energien mot livet. De må få tak i sin egen drivkraft, og det er derfor veldig viktig å ha noen å være i dialog med, sier Vatne.

– Felles for personene jeg har snakket med er at de holder mye for seg selv. Flere snakket om skammen over å ikke mestre livet, og også over å ha forsøkt å ta sitt eget liv. De ønsker mer åpenhet om selvmord slik at terskelen for å be om hjelp i tide blir mindre.

Frykt for gjentakelse

Vatne forteller om mennesker som har kjempet med suicidale tanker over tid – ofte i dyp ensomhet.

Kampen bærer preg av ulike og motstridende følelser, også i etterkant av selvmordsforsøket. Deltakerne i studien opplevde lettelse, men også sinne knyttet til det de hadde overlevd.

«Hadde jeg flaks, eller hadde jeg uflaks?», var spørsmål noen hadde stilt seg. Andre fortalte om likegladhet. Flere var redd for å ville prøve igjen.

Selvmordsforsøket ble av de fleste beskrevet som en uvirkelig og skremmende hendelse.

Som en av deltakerne sa:

«Jeg vil jo ikke, ønsker ikke å gjøre det igjen, men altså, jeg kan ikke love det sånn på tro og ære. Gjør jeg det, så juger jeg. Det som skremmer meg er den mot-biten når du prøver å gjennomføre selvmord, det er den som skremmer meg.»

Referanse:

May Vatne og Nåden, Dagfinn. Crucial resources to strengthen the desire to live: Experiences of suicidal patients. Nursing Ethics. doi: 10.1177/0969733014562990. Sammendrag.

En fire og en halv meter lang stormunnhai (Megachasma pelagios), ble i forrige uke funnet av fiskere på Barangay Marigondon-stranda i Albay, Filippinene.

Nå håper forskere at funnet kan bidra til at vi kan lære mer om den eksotiske dypvannshaien.

– Vi vet så lite om den. Den ble ikke oppdaget før i 1976, og siden da har vi egentlig bare sett den når den tilfeldigvis blir fanget i fiskegarn eller skylles opp på en strand, sier Cristopher Bird til Washington Post.

Bird er zoolog ved University of Southampton, og særlig opptatt av dypvannshai. Ifølge bloggen hans er det flere ting vi ikke helt forstår med denne haien, blant annet hvorfor vi bare ser eksemplarer av arten som er mindre enn 2,5 meter, eller større enn 4 meter.

Spiser plankton og krill

Ifølge Florida Museum of Natural History er haien bekreftet observert 64 ganger de siste 38 åra. International Union for Conservation of Nature kaller 1976-oppdagelsen «den viktigste haioppdagelsen i det 20. århundre».

Selv om den bekreftetede kunnskapen om stormunnhai er liten, vet vi noe: De kan bli nesten seks meter lange, omtrent 100 år gamle, og de tilbringer mye tid på dypet der de spiser plankton og krill.

De aller fleste observasjoner av stormunnhaier er gjort i nærheten av Taiwan, Japan og Filippinene. Forskerne sier likevel at de på langt nær vet nok til å si noe om hvor mange de er, eller hvor de fleste holder til – de er også funnet utenfor Australia, California og Hawaii.

Tannløs på utstilling

Stormunnhaien som ble funnet på Barangay Marigondon-stranda, har fått navnet «Tannløs», selv om arten kan ha opp mot 50 rader med tenner.

Det er uvisst hva akkurat denne har dødd av, men Nonie Enolva Filippinenes direktorat for fiskeri og havressurser sier til Inquirer at de tror den enten ble fanget i et garn eller har spist noe giftig. Hun forteller også at den manglet hale, og hadde flere sår.

Haien blir nå undersøkt av veterinærer, men reisen til «Tannløs» ender ikke på forskernes stålbord.

– Vi har tenkt å stoppe ham ut og vise ham fram i dyreparken Albay Park and Wildlife, sier Enolva.

Mørketida er perioden om vinteren når sola er under horisonten hele tiden. For dem som lever med den, er det et gledelig gjensyn når sola atter sender sine lysstråler utover by og land. 

Den mørke vintertida i nord oppstår fordi jordas akse heller omlag 23,5 grader i forhold til jordas bane rundt sola. Det gjør at den nordlige halvkule vender bort fra sola midt på vinteren og at sola ikke står opp. Tilsvarende vender den nordlige halvkule mot sola midt på sommeren og sola går ikke ned. Det er dette vi kaller midnattssol.

Nå kommer sola tilbake. Dette renser opp i atmosfæren, ifølge seniorforsker Tore Flatlandsmo Berglen ved NILUs avdeling for by og industri (INBY).

Atmosfæren våkner til liv

– Kortbølget UV-stråling, det vil si sollys, er nødvendig for at hydroksylradikalet (OH) skal produseres, forklarer Berglen. 

OH er på mange måter atmosfærens renovasjonssystem, ifølge forskeren, og reaksjon med OH er den viktigste nedbrytningsmekanismen for gasser i atmosfæren. 

OH er med andre ord atmosfærens immunforsvar og feiekost. OH-radikalet er en svært reaktiv forbindelse, det vil si at det reagerer med de fleste gasser i atmosfæren. Ved disse reaksjonene blir forurensning oksidert og gradvis brutt ned, omtrent som en usynlig brann der luftas søppel brennes opp.

Mer forurensing i nord når sola er borte

I mørketida og i polarnatten er sollyset borte, noe som betyr lave nivåer av OH. I tillegg er det kaldt. De kjemiske prosessene skjer langsommere, og derfor blir levetiden til komponentene i atmosfæren, som karbonmoniksid, nitrogenoksider og ozon, lengre.

Vinterstid kommer det også mer forurenset luft fra Europa inn i Arktis. Blant annet blir Svalbard et av de områdene som er mest eksponert for langtransportert luftforurensning vinterstid.

Kombinasjonen av transport av forurenset luft sørfra og at de kjemiske prosessene skjer langsommere gjør at nivåene av forurensning som NOx, svoveldioksid og hydrokarboner øker i Arktis om vinteren.

Skitten snø smelter fortere

Hva har så dette å si for miljøet og de som bor der?

Ifølge Berglen fører luftforurensning fra Europa og Eurasia til at is og snø i Arktis smelter raskere. Enten forurensningen befinner seg i skyene eller som et tynt lag på polarisen og snøen, bidrar den til å varme opp lufta ved å samle opp energi fra solstrålene. I tillegg blir både snøens og isens evne til å reflektere solstråler og varme mindre, siden forurensningen gjør overflaten mørkere.

Dette bidrar igjen til å øke smelteprosessen, og gir økt oppvarming av land, sjø og luft – noe som igjen bidrar til en raskere global oppvarming.

– Den lange levetiden til de forurensende komponentene kan vi ikke gjøre noe med, forklarer Berglen. Ei heller transporten fra Europa og nordover.

- Den eneste måten vi dermed kan redusere mengden klimagasser, partikler og ulike miljøgifter som ender opp i Arktis, er å redusere mengden utslipp fra menneskelig aktivitet. Reduksjonen må både komme gjennom at vi legger om vår livsstil og gjennom tiltak for å rense utslipp. Her er internasjonale avtaler for redusering av utslipp av miljøgifter viktige virkemidler, så som Stockholmkonvensjonen og den såkalte Convention on Long-range Transboundary Air Pollution fra 1979, uttaler forskeren.

Atlanterhavet er Atlanterhavet og Stillehavet er Stillehavet, og aldri skal de to møtes. Før nå. På grunn av klimaendringene.

Is og kulde har gjennom årtusener tjent som en naturlig barriere mellom de to verdenshavene. Men nå tyder forskningen på at store fiskebestander snart vil kunne bevege seg mellom dem, via Arktis.

– Gjennom tre millioner år har havene vært skilt av betingelsene i Arktis. Forskningen vår viser at klimaendringene gjør at fisk fra Stillehavet og Atlanterhavet snart vil kunne møtes, også i nord, sier seniorforsker Mary Wisz. Hun er hovedforfatter av en ny artikkel i Nature Climate Change.

De neste 85 årene spår forskerne at 44 nye arter kan komme inn i Atlanteren, mens 41 arter sprer seg i motsatt retning. Wisz påpeker at dette kan få store konsekvenser for både fiske og lokale økosystemer.

Krysser barrieren allerede

Forskerne viser at klimaendringer vil gjøre det mulig for fisk og annet dyreliv å svømme gjennom Nordvestpassasjen og Nordøstpassasjen. Hittil har det vært altfor kaldt for de aller fleste artene.

– Vi har brukt nye klimamodeller og koblet dem sammen med voksende kunnskap om ulike fiskearter. For meg er det litt sjokkerende noen av fiskeartene som er helt vanlige hos oss, kan ende oppe i Stillehavet, sier førsteamanuensis Peter Rask Møller, som er en av forfatterne.

Peter Rask Møller påpeker at en rekke fiskearter allerede har flyttet seg nordover – og at noen arter allerede har beveget seg mellom de to havene.

Langs norskekysten

– Vi kjenner noen arter som allerede har krysset over – for eksempel alaska pollock, som er en ekstremt viktig art i det nordlige Stillehavet, sier Møller, som arbeider ved Statens Naturhistoriske Museum under Københavns Universitet. Alaska pollock kalles også alaskatheragra eller alaskasei.

– De siste årene har man plutselig funnet eksemplarer langs norskekysten. Man trodde opprinnelig at det var snakk om en annen art, for man er ikke vant til å tenke i slike baner, sier Møller.

– Grønlandshvaler har brukt Nordvestpassasjen, så vi har allerede eksempler på at pattedyr har begynt å migrere. Et annet eksempel er kiselalger – en form for plankton som tidligere bare fantes i Stillehavet, forteller Mary Wisz.

– Disse endringene er allerede i gang, men vi tror utvekslingen vil akselerere omkring 2050.

Isolasjon fører til unike arter

Ifølge forskerne er det nesten tre millioner år siden miljøforholdene i Arktis forrige gang gjorde mulig en omfattende utveksling av arter mellom havene i nord.

– Livet i de to havene har utviklet seg isolert fra hverandre. Det kan ha store konsekvenser hvis de plutselig begynner å blande seg, forklarer Wisz, som er seniorforsker ved den private rådgivnings- og forskningsinstitusjonen DHI i Hørsholm.

Nøyaktig hva som vil skje, er vanskelig å spå. Noen arter vil kunne trives i de nye omgivelsene, og visse steder kan det åpne seg nye muligheter for lokale fiskere.

Forskerne spår at nordlige kystområder omkring Grønland og Svalbard vil oppleve en stigning i mengden arter – med andre ord vil det biologiske mangfoldet øke.

Lokale arter utryddelsestrues

Til gjengjeld kan de nye artene bli en trussel for lokale økosystemer og kanskje føre til utryddelse av lokale arter, forteller forskerne.

De tror store rovfisker, blant annet ulike torskestammer, vil kunne spre seg i nye områder.

– Det er veldig vanskelig si noe om hva som vil skje. Men de artene som lever i arktiske områder, har blitt skånet for større rovfisk. Hvis det kommer større mengder torsk til et nytt område, kan det gjøre innhogg i lokale bestander av mindre fisk. Det gjelder arter som arktisk ulke og istorsk, forteller Peter Rask Møller.

Suezkanalen koblet to hav

Et berømt eksempel på hva som kan skje når to hav plutselig blir blandet, er åpningen av Suezkanalen i 1869. Den skapte en forbindelse mellom Rødehavet og Middelhavet.

– Middelhavet ble invadert av organismer fra Rødehavet. Det har ført til enorme økologiske problemer, og i dag er de fleste fiskebestandene dominert av arter fra Rødehavet. Det gir også utfordringer for fiskerne, sier Mary Wisz.

Forskerne tror yrkesfiskere i nord vil bli påvirket – både positivt og negativt – av en blanding av artene fra Stillehavet og Atlanterhavet.

– Dette området står for nesten 40 prosent av fangsten i verden. Det vil gi fiskerne nye muligheter, men det vil også kunne gi store utfordringer, sier Wisz.

– Ikke science fiction

Professor Jens-Christian Svenning ved Aarhus Universitet mener den nye studien er «utrolig spennende».

– De får satt tall på hvor mye fisk som vil bevege seg mellom Atlanterhavet og Stillehavet, og det er veldig verdifullt. De viser at det vil kunne skje i stort omfang, og det kan få stor betydning for økologien. Det finnes allerede rapporter om arter som beveger seg gjennom disse passasjene, så dette er ikke science fiction, sier Svenning, som blant annet forsker på økosystemer og klimaendringer ved Institutt for Bioscience.

– Studien reiser også en masse nye spørsmål, for hva blir konsekvensene av utvekslingen av arter? Det kan vi foreløpig ikke si, avslutter han.

Referanse:

M. S. Wisz mfl: Arctic warming will promote Atlantic–Pacific fish interchange, Nature Climate Change, 2015, doi:10.1038/nclimate2500

Sammendrag

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.