Den ökända krigargenen möter Vetenskapens värld

SVT:s Vetenskapens värld sände nyligen (17 oktober, ”Ditt förutbestämda liv”) ett program om beteendegenetik. Det handlar om en studie i Dunedin, Nya Zeeland, som kopplar varianter av vissa gener, i kombination med påfrestande händelser under livets gång, till antisocialt beteende, depression med mera. SVT och dokumentären presenterar den som ”en oerhörd studie” som ”skrivit om den klassiska frågan om arv och miljö och visat att kombinationen är det avgörande”. Men det är snarare en stilstudie i hur välmenande forskare kan ha otur, dra förhastade slutsatser och skapa ett nystan av överdrifter. Otur och otur, förresten, för dem själva ledde det ju till berömmelse och dokumentärer som når ända till Sverige. Men för vetenskapen om den genetiska grunden för beteende var det ändå mest otur.

På 00-talet, när studierna ifråga publicerades, var beteendegenetiker väldigt optimistiska om vad som krävdes för att hitta gener som förklarar komplexa egenskaper, till exempel våldsamt beteende, depression med mera. Många trodde att det räckte att göra som i Dunedin, samla in data från kanske 1000 individer och välja ut en gen, en så kallad ”kandidatgen”, att studera. Komplexa egenskaper, som mänskligt beteende, kan visst ha en avsevärd ärftlig komponent. Men den består av hundratals, kanske tusentals, okända genetiska varianter med små effekter. Dagens genetik har gått vidare till att studera tiotusentals eller hundratusentals individer för att ha en chans att hitta några varianter, och till att studera alla gener samtidigt istället för att försöka gissa vilka kandidatgener som är viktiga.

Men tusen människor, hör jag er protestera, det är väl ändå många? I fallet MAOA tittar de bara på män, så där ryker hälften. Sedan är det ungefär en tredjedel av dem som har riskvarianten, och en bråkdel av dem som haft en dålig uppväxt. I dokumentären låter kopplingen mellan MAOA, dålig uppväxt och antisocialt beteende så övertygande. Richie Poulton, en av författarna, säger: ”Om man tittar på de killar som har riskvarianten av genen och som blev gravt illa behandlade, så uppvisade hela 85% av dem någon form av antisocialt beteende när de blivit vuxna [min översättning].” I själva verket, om man läser artikeln, så består gruppen han talar om – män med riskvarianten som blivit gravt illa behandlade under uppväxten – av 13 individer. De 85% han talar om är alltså elva män. Hur många av dem hade, enligt originalartikeln dömts för något våldsbrott vid 26 års ålder? Svaret är fyra. Med ett stickprov på 13 människor får man inga bra mått på vad riskvarianten har för effekt. Man får brus.

Och brus är precis vad som kommer ur kandidatgenstudier inom psykiatrisk genetik. Det går till ungefär så här: Någon hittar en kandidatgen i en liten studie, dåförtiden med stor buller och bång. Sedan kommer dussintals liknande studier med motsägelsefulla resultat. Ibland hittar de något liknande, ibland inte. Ibland hittar de en effekt på något annat: en interaktion med något nytt, en annan vagt relaterad egenskap. Efter hand börjar folk göra meta-analyser, som lägger ihop resultaten från många studier. De visar på stor variation och små effekter. Och så går det vidare. När det till slut börjar komma studier med större urval, som tittar på hela arvsmassan, så syns det (med några lysande undantag som apolipoprotein E) oftast inte ett spår av kandidatgenerna.

Men visst, ingen har tittat efter varianter i hela genomet med just de gen–miljöinteraktioner som var i Dunedinstudien. Och associationsstudier av hela genomet har hittills bara hittat varianter som kan förklara en bråkdel av den genetiska variationen. Så de gamla kandidatgensfavoriterna kanske också gömmer sig där ute, även om det inte ser ut så. Oavsett är det klart att de inte kan vara mer än en bråkdel av förklaringen, och att metoden att gissa kandidatgener och testa dem i små stickprov inte fungerar något vidare. Men på teve och i pressmeddelanden finns det aldrig komplikationer eller negativa resultat. Därför är MAOA också känd som ”the warrior gene”. Den är ett perfekt provokativt exempel att ta upp när man vill säga att människor är stenhårt programmerade av evolutionen att bete sig på ett visst sätt. Eller, som i den här dokumentären, när man vill komma ett mer humanistiskt budskap om hur uppväxten kan övervinna generna.

Författarna och dokumentärmakarna har såklart rätt i att både arv och miljö spelar roll för komplexa egenskaper. De har kanske till och med rätt att gen–miljöinteraktioner, där effekten av en viss genetisk variant bara visar sig under speciella miljöförhållanden, är viktiga. Men de har fel i att varianter i MAOA spelar en avgörande roll. Om MAOA-varianten har någon effekt alls, vilket inte ens är säkert, så är den bara en variant med liten effekt bland hundratals andra. Resultat som MAOA-associationen i Dunedin är inte några genombrott som skakar beteendegenetiken i grunden. De är ärliga misstag från en ung vetenskap som för 15 år sedan ännu inte hade lärt sig hur svårt det är att hitta gener som förklarar komplexa egenskaper. Istället för att älta dem är det dags att lämna kandidatgenerna bakom sig och gå vidare.

(Det här inlägget är lite försenat, för jag försökte få en kortare version av den här texten publicerad. Jag vet inte vad jag tänkte där. SVT Vetenskap har inte heller svarat. Den som läste den blev väl stött, eller avskrev den ungefär som en arg insändare. Nåja. Efter själva programmet var det ett par svenska forskare som fick vara med och prata lite. De var nog bra på sina ämnen, men ingen av dem verkade veta särskilt mycket om genetik, och sa inget kritiskt om själva innehållet. Ingen kritiserade heller det orimliga skrytet som dokumentären var full av. Jag förstår att jag framstår som en surgubbe nu, men det kan inte hjälpas.)

Litteratur

Caspi et al. (2002) ”Role of genotype in the cycle of violence in maltreated children.” Science

Caspi et al. (2003) ”Influence of life stress on depression: moderation by a polymorphism in the 5-HTT gene.” Science.

Gruppselektion fungerar, men är det viktigt?

Det här kommer bara vara roligt för dem som redan bryr sig om gruppselektion, men de är förvånansvärt många. Av någon anledning är gruppselektion väldigt provocerande. Ordet ”selektion” är en omskrivning för naturligt urval. Naturligt urval händer när vissa individer i en population har egenskaper som gör dem bättre på att överleva och fortplanta sig än andra. Om egenskaperna ifråga är ärftliga gör det att populationens egenskaper ändras över generationerna. Detta är evolution genom naturligt urval. De genetiska varianter som får individer att klara sig bättre ökar i frekvens. Men tänk om populationen består av grupper av individer som lever särskilt nära varandra. Kan det finnas egenskaper hos en grupp som gör den framgångsrik och som inte kan förklaras av selektion på individer? Ja, det fullt möjligt. Frågan är hur viktigt det är i naturen.

Organismer gör vanligtvis inte saker för populationens, artens eller gruppens skull. De gör saker för sig själva och sin avkomma. Men det finns många situationer där det är lönsamt, alltså förknippat med större reproduktiv framgång, att samarbeta, hjälpa andra och bete sig altruistiskt. Det är ganska tydligt varför det kan vara fördelaktigt för en individ att hjälpa sina ungar. De bär ju på hälften av ens genetiska material! Vi tänker oss en art där ungarna behöver omvårdnad medan de är små. Där kan en genetisk variant som ökar föräldrabeteendet sprida sig, eftersom den ger bäraren fler överlevande ungar, där i medeltal hälften i av dem kommer bära på samma variant. Samma resonemang fungerar för mer avlägsna släktingar, bara i mindre grad, eftersom sannolikheten att vi delar genetiska varianter blir mindre ju längre från varandra i släktträdet vi befinner oss. Detta kallas släktskapsselektion (engelska: kin selection), att förbättra sin reproduktiva förmåga indirekt genom släktingar. Tyvärr är det ett ganska uselt namn, eftersom det är ett namn på en typ av strategier, inte en egen form av selektion. Ett annat namn för samma sak är inclusive fitness, men det är typ omöjligt att översätta till något vettigt.

Det finns en lång lista med möjliga sätt som altruism kan löna sig i längden (se t.ex. West, Griffin & Gardner 2006). Det kan handla om att hjälpa sina släktingar, som ovan, eller att byta tjänster och gentjänster, eller min favorit: grönt skägg-altruism. Det är en situation där vi tänker oss en genetisk variant som har två olika effekter. Å ena sidan får den individen att bete sig altruistiskt mot individer som har ett visst kännetecken, hypotesens ”gröna skägg”. Dessutom får den individen själv att odla ett grönt skägg, alltså uttrycka samma signal. På så sätt kan den sprida sig genom att bärarna känner igen och hjälper varandra.

Så sociala interaktioner och altruism är inga stora mysterier som helt saknar förklaringar. Men att det inte verkar finnas ett skriande teoretiskt behov av gruppselektion betyder inte att effekter på gruppnivå inte finns. Låt oss därför ta ett exempel där selektion på gruppnivå utan tvivel fungerar och påverkar egenskaper. Naturligtvis kommer exemplet från artificiell selektion, inte naturligt urval, och det handlar om höns. En första version av experimentet ifråga beskrivs av William Muir (1996). Höns är inte riktigt anpassade för ett liv i industriell uppfödning. Ett vanligt problematiskt beteende är att hönsen hackar varandra, i värsta fall till döds. Det här experimentet gick ut på att försöka avla dem för att klara sig bättre i gruppburar med flera höns — utan att klippa i deras näbbar, vilket knappast löser problemet för hönsen men hindrar symptomen … Näbbtrimning är förbjudet bland annat i Sverige. Muir avlade höns på överlevnad i gruppburar, där invånarna i en bur valdes eller valdes bort tillsammans som en grupp. I generation 2 var dödligheten 70%. Jag upprepar: på ett år dog 70% av hönsen. I generation 6 var dödligheten 9% procent, vilket är samma dödlighet som kontrolldjur som hölls ensamma.

En stor del av dödligheten förklaras av hur mycket individen blir hackad. Det kan såklart finnas genetiska varianter som skyddar offer mot fjäderhackning, men det viktigaste för individens överlevnad är inte hur mycket den själv hackar utan hur mycket de andra hackar. Det här fenomenet, när en individs egenskaper påverkas av vilka genetiska varianter som finns hos dem hen interagerar med, kan beskrivas med indirekta genetiska effekter. Indirekta genetiska effekter är en mekanism för hur gruppselektion kan fungera. Okej, men vad hade hänt med vanlig avel på individuell nivå? I ett liknande experiment, med höns i gruppburar, tittade författarna (Bijma & co 2007) på direkta och indirekta genetiska effekter på överlevnad. Jag har skrivit om heritabilitet förut, ett mått på hur stor del av variationen i en egenskap som beror på genetisk variation. Den kan skattas med en statistisk modell (se t.ex. Kruuk 2004) där en lägger samman mätningar och släktträd från ett antal individer och uppskattar hur stor del av egenskapen som går i släkten. Bijma & co använde en utökad version av samma modell som också tar hänsyn till effekten av andra gruppmedlemmar och deras släktträd. Det ger dels en vanlig direkt genetisk varianskomponent, den som används till heritabilitet, och en total varians som räknar med påverkan från de andra gruppmedlemmarna. I det här fallet var den totala genetiska variansen för överlevnad ungefär tre gånger så stor som den direkta genetiska variansen. Det intressanta med genetisk varians i avelssammanhang är att den visar hur snabbt en population kommer påverkas av selektion. I den här populationen bör alltså gruppselektion vara betydligt effektivare än individuell selektion i att minska dödligheten. I princip är det möjligt att ha en direkt och indirekt genetisk effekt i motsatt riktning, där selektion på individ och grupp skulle ge motsatta resultat.

Så långt hönshuset. Kan något liknande hända i naturen? Nyligen kom det en artikel (Pruitt & Goodnight 2014) som hävdar att de sett lokal anpassning på gruppnivå hos spindlar av arten Anelosimus studiosus. Spindlarna lever i kolonier där individerna kan klassificeras i två olika beteendetyper: lugna och aggressiva spindlar. Beroende på hur mycket resurser det finns i omgivningarna har naturliga kolonier olika sammansättning. Så författarna samlade in spindlar från olika ställen, födde upp dem i laboratoriet, testade deras beteende och satte ut dem igen i konstruerade kolonier med olika gruppsammansättning. Sedan kom de tillbaka med jämna mellanrum för att se hur bra experimentkolonierna klarade sig. Kort och gott löpte kolonierna större risk att dö ut om deras sammansättning inte matchade sammansättningen hos naturliga kolonier på den platsen. Det verkar som att på vissa platser är det bra att ha många aggressiva spindlar i en koloni, på andra färre, och om en koloni har för många eller för få kommer den klara sig sämre. I rika omgivningar med mycket att äta verkar det fungera bättre att ha många aggressiva individer. I fattigare omgivningar är det bättre med många lugna.

joe_lapp_astud

(A. studiosus av Joe Lapp, på Flickr. cc:by 2.0)

Beteendetyperna, ”lugn” och ”aggressiv” verkar i det här fallet vara till största del bestämda av genetiska varianter. Så frågan är: Vilka interaktioner mellan individer inom kolonin är det som gör att en koloni får en viss sammansättning? Någonting verkar det vara i alla fall, för författarna prövade också att flytta kolonier mellan rik och fattig miljö. Och det ser ut som att kolonier behåller sin karaktäristiska sammansättning över generationerna. Spindlar som kommer från en fattig miljö fortsätter hålla en låg andel aggressiva individer i sina kolonier, även om det vore bättre för dem att ha fler. De verkar vara lokalt anpassade till en resursfattig miljö, där en låg andel aggressiva spindlar hade fungerat bättre.

Oftast det såklart så att de en lever närmast ofta också är de en är närmast släkt med. Så om släktskapsselektion och gruppselektion händer samtidigt kommer det vara svårt eller omöjligt att skilja dem åt. Att jag har svårt att komma på hur en alternativ förklaring med släktsskapsselektion skulle se ut i fallet spindlarna kan bara vara min bristande fantasi. Det är populärt att påstå något i stil med ”gruppselektion och släktskapsselektion är samma sak” av matematiska skäl. Men bevisen för att de bara är beskrivningar av samma process verkar inte vara entydiga. van Veelen m.fl. (2012) ger ett motexempel på en modell där de inte ger samma resultat. Jag kan inte påstå att jag förstår den teoretiska litteraturen på det här området, men att modeller av gruppselektion och av släktskapsselektion är bevisat matematiskt ekvivalenta verkar vara för mycket sagt.

Litteratur

West, S. A., Griffin, A. S., & Gardner, A. (2007). Social semantics: altruism, cooperation, mutualism, strong reciprocity and group selection. Journal of evolutionary biology, 20(2), 415-432.
Bijma, P., Muir, W. M., Ellen, E. D., Wolf, J. B., Van Arendonk, J. A. (2007). Multilevel selection 2: estimating the genetic parameters determining inheritance and response to selection. Genetics, 175(1), 289-299.
Kruuk, L. E. (2004). Estimating genetic parameters in natural populations using the ‘animal model’. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences, 359(1446), 873-890.
Nature.

Journal club of one: ”Genome-wide association of foraging behavior in Drosophila melanogaster fails to support large-effect alleles at the foraging gene” (preprint)

This preprint was posted on bioRxiv and Haldane’s sieve. It tells the story of one of the best known genetic variants affecting behaviour, the foraging gene in Drosophila melanogaster. for is still a nice example of a large-effect variant causing (developmentally) pleiotropic effects. However, Turner & al present evidence questioning whether for has any substantial effect in natural populations of flies. I think it’s self-evident why I’m interested.

They look at previous evidence for foraging as a quantitative trait gene in files sampled from natural populations and perform genome-wide association and population genetic tests with 35 DGRP lines, finding nothing at the for locus.

Comments:

(Since this is a preprint, I will feel free to suggest what I think could be improvements to the manuscript. Obviously, these are just my opinions.)

I’m not convinced one can really separate a unimodal from a bimodal distribution with 36 data points? Below are a few histograms simulated from a mixture of two normal distributions where 25 samples are ”rovers” and 11 ”sitters”.

bimodal

For fun, I also tested for normality with the Shapiro-Wilks’ test as the authors did, and about half of 1000 tests reject. My histograms should not be overinterpreted; I just generated two normal distributions with means log10(2.66) and log10(1.3) with standard deviations 0.1. I don’t know the actual standard deviations of the forS and forR reference strains. Of course, when the standard deviation is small enough, the distributions clearly separate and Shapiro-Wilks’ test will reject.

Power is difficult, but in this case the authors are looking at a well-known effect. They should be able to postulate some reasonable effect-sizes given the literature and the difference between the reference strains and make sure that they’re actually powered to detect it. 35 individuals for a GWAS is not much. They may still have good power to detect a effect of the size expected at for, at least in the single-point test, but it would be nice to demonstrate it. Power feels particularly pertinent as the authors claim to find evidence of absence. The same thing should apply to the population genetic tests, though it’s probably harder to know what effects to expect there.

The authors discuss alternative interpretations, and mention  the fact that in their hands the reference strains did not travel nearly as long as in previous experiments. How likely is it, though, that the variant isn’t segregating in Raleigh but in the populations previously sampled?

Literature

Thomas Turner, Christopher C Giauque, Daniel R Schrider, Andrew D Kern. (2014) Genome-wide association of foraging behavior in Drosophila melanogaster fails to support large-effect alleles at the foraging gene. Preprint on bioaRxiv. doi: 10.1101/004325

Journal club of one: ”Short copy number variations potentially associated with tonic immobility response in newly hatched chicks”

(‘Journal club of one’ will be quick notes on papers, probably mostly about my favourite topics — genetics and the noble chicken.)

Abe, Nagao & Inoue-Murayama (2013), recently published this paper in PLOS ONE about copy number variants and tonic immobility in two kinds of domestic chicken. This obviously interests me for several reasons: I’m working on the genetic basis of some traits in the chicken; tonic immobility is a fun and strange behaviour — how it works and if it has any adaptive importance is pretty much unknown, but it is a classic from the chicken literature — and the authors use QTL regions derived directly from the F2 generation of cross that I’m working on — we’ve published one paper so far on the F8 generation.

Results: They use arrays and qPCR to search for copy number variants in three regions on chromosome one in two breeds (White Leghorn and Nagoya, a Japanese breed). After quite a bit of filtering they end up with a few variants that differ between the breeds. The breeds also differ in their tonic immobility behaviour with Leghorns going into tonic immobility after three attempts on average and lying still for 75 s and Nagoya taking 4.5 attempts and lying for 100 s on average. But the copy number variants were not associated with tonic immobility attempts or duration within breeds, so there is not really any evidence that they affect tonic immobility behaviour.

Comments:

Apart from the issue that the regions (more than 60 Mb) will contain lots of other variants, we do not know whether these regions affect tonic immobility behaviour in these breeds in the first place. The intercross that the QTL come from is a wild by domestic Red Junglefowl x White Leghorn cross, and while Nagoya seem a very interesting breed that is distant from White Leghorn they are not junglefowl. When it comes to the Leghorn side of the experiments, I wouldn’t be surprised White Leghorn bred on a Swedish research institute and a Japanese research institute differed quite a bit. The breed differences in tonic immobility is not necessarily due to the genetic variants identified in this particular cross, especially since behaviour is probably very polygenic, and an F2 QTL study by necessity only scratches the surface.

In the discussion the authors bring up power: There were 71 Nagoya and 39 White Leghorn individuals and the experiment might be unable to reliably detect associations within the breeds. That does seem likely, but making a good informed guess about the expected effect is not so easy. A hint could come from looking at the effect sizes in the QTL study, but there is no guarantee that genetic background will not affect them. I don’t know really what this calculation comes from: ”Sample sizes would need to be increased more than 20-fold over the current study design” — maybe 11 tested copy number variants times two breeds? To me, that seems both overly optimistic, because it assumes that the entire breed difference would be due to these three QTL on chromosome 1, and overly pessimistic, since it assumes that the three QTL would fractionate into 11 variants.

Finally, with all diversity in the chicken, there’s certainly a place both for within and between population studies of various chickens with all kinds of genomic! Comparing breeds with different selection histories should be very interesting for distinguishing early ‘domestication QTL’ from ‘productivity QTL’ selected under modern chicken breeding. And I wish somebody would figure out a little more about how tonic immobility works.

Literature

Abe H, Nagao K, Inoue-Murayama M (2013) Short Copy Number Variations Potentially Associated with Tonic Immobility Responses in Newly Hatched Chicks. PLoS ONE 8(11): e80205. doi:10.1371/journal.pone.0080205

Om zebrafinkars relationer 2: alleler och hårda ord

Finksåpan fortsätter. Igår kom vi så långt som till första stycket av TT-artikeln; varför inte gå vidare till det andra? En övning till läsaren — finn fem fel. Jag kommer strax klaga på alla de kursiverade orden och uttrycken. Gissa gärna varför!

Tendensen att hoppa över skaklarna skulle med andra ord vara genetiskt styrd. Hannar som inte nöjer sig med sin äkta hälft utan gärna jagar efter andra honor, för över sitt beteende till sina döttrar — som när de blivit vuxna ständigt sviker sina partners.

Redo? Vi börjar med den lätta biten. Att tendensen att para sig utanför paret till viss del går i familjen betyder såklart sannolikt att den har en genetisk komponent — men ”genetiskt styrd” är väl ändå att ta i? Den självklara motfrågan till alla påståenden om genetiska grunder för beteende handlar om miljöns effekter. Så kanske det kan vara på sin plats att se hur stor genetisk effekt författarna faktiskt rapporterar.

Som en del av sina statistiska beräkningar uppskattar Forstmeier & co heritabiliteten för de beteenden de har mätt. Heritabilitet mäter hur stor del av variationen i en egenskap som beror på släktskap. Det där är värt att ta en gång till. Om vi mäter hur mycket en egenskap (som till exempel hur mycket en ung zebrafinkhane sjunger när han får träffa en  hona) varierar i en population och vet släktskapet mellan individerna, så kan vi uppskatta hur stor del av variationen som kan förklaras av genetiska faktorer (alltså släktskap) och hur mycket som beror på miljöfaktorer (allt annat).

För att hitta heritabiliteten får vi titta i Supporting Information — liksom DVD-filmer har vetenskapliga artiklar ofta extramaterial, men tyvärr sällan intervjuer med författarna. Där kan vi se att de gjort om sina beräkningar flera gånger på olika sätt, för att försäkra sig att resultaten inte hänger på någon detalj i metodvalet. Men oavsett vilket, och för vilket beteendemått det än gäller, så uppskattar de heritabiliteten till högst 0.2. Så, i den här populationen förklarar genetiken på sin höjd en femtedel av variationen i parningsbeteende. Det är en respektabel siffra, men den understryker ändå att ärftlighet alls inte är den allt överskuggande faktorn — inte ens i en population i fångenskap under relativt kontrollerade förhållanden. Det spelar ingen roll, för arbetet ifråga handlar inte om att förklara promiskuitet i allmänhet! (Det ser ut som ett självklart påstående, men om vi hinner komma till slutet av TT-artikeln kommer vi se att så inte är fallet.)

Nästa punkt: hanarna som ”för över sitt beteende till sina döttrar”. Är inte det ett ganska konstigt sätt att uttrycka att någonting är ärftligt? När någon gör en stor affär av att påpeka att något går i arv just från den ena föräldern brukar det vara fråga om något annat än vanlig gammaldags genetik — till exempel en föräldraeffekt eller någon sorts påverkan under uppväxten. Men så är det inte i det här fallet — författarna tittade inte specifikt efter faderseffekter, och de flyttade ägg mellan bon för att kontrollera effekten av att bli omhändertagen av ett visst föräldrapar. Vad de intresserade sig för var genetiskt arv — och det går naturligtvis inte bara från far till dotter utan också från mor till dotter eller son.

Nu till det viktigaste: ”äkta hälft”, ”inte nöjer sig”, ”ständigt sviker” — och allt tjat om ”otrohet”. Det här är också något som borde få det att krylla längs läsarens ryggrad (tyvärr inte bara över populärvetenskapliga utan rätt ofta också fackvetenskapliga texter). TT-artikeln svänger sig med förtjusning med värdeladdade ord som helt enkelt är osakliga och inte hör hemma i en text om djurs beteende. Sluta baktala de stackars zebrafinkarna!

Kan zebrafinkar vara otrogna? Uppfattar de parbildning som något som liknar ett äktenskap? Känner de sig svikna? Egentligen är det också en vetenskaplig fråga — alltså, ifall det zebrafinkar gör och känner i samband med parningar utanför paret är tillräckligt likt mänsklig otrohet för att kunna anses analogt. Men det är nog ingen som vet tillräckligt om zebrafinkars medvetande och känsloliv för att kunna svara. Och det spelar ingen roll, för arbetet ifråga handlar inte om otrohet, allra minst mänsklig sådan. Människan är inte skapelsens krona, och ibland får vi faktiskt acceptera att fåglars sociala liv är mycket mer intressant.

Till slut är det i alla fall Svenska dagbladets rubrik som är sämst: Otrohet kan finnas i generna.

För även om vi accepterar förbehållen ovan och känner oss redo för att påstå att en genetisk variant kanske påverkar tendenser till vad vi vill kalla otrohet, så är det ändå inte frågan om någon otrohetsgen — på sin höjd en otrohetsallel. Vi pratar hela tiden om skillnader mellan individer med olika varianter av en viss gen. Det blir alltså några alleler som är kopplade till högre risk för otrohet och några som är kopplade till lägre risk. Genen ifråga har förmodligen någonting med parbildning att göra eller kanske med sexdrift, vem vet.

Vi tjatar en del om det här, inte sant? Men det är viktigt — för när vi håller det här med alleler och variation i minnet framstår prat om att något ”finns i generna” som rätt svagsint. Visst, DNA-sekvenserna för de proteiner som krävs för att bygga upp ett nervsystem som gör att organismen kan bilda starka band till en partner eller utföra promiskuösa beteenden finns i generna. Och om något ändras i de generna skulle det kunna få individen ifråga att bilda starkare eller svagare parbildningar eller vara mer eller mindre promiskuös. Det behöver inte vara mer magiskt eller mer upprörande än så.

Om zebrafinkars relationer 1: referensen de glömde

Inte hänt så mycket här på ett tag, eller hur? Så låt oss sätta igång genast. Igår publicerade DN med flera en TT-artikel om en vetenskaplig artikel — och genast börjar någon sorts förväxlingskomedi som retar mig så till den milda grad att det borde skrivas något om den. Vi börjar med steg ett: att hitta den faktiska artikeln. Den är nämligen inte bara publicerad i en ganska häftig tidskrift, den är också öppet tillgänglig även för alla som inte betalar för tidskriften (ett alternativ som författarna förmodligen betalat dyrt för, så varför inte dra nytta av det).

Wolfgang Forstmeier, Katrin Martin, Elisabeth Bolund, Holger Schielzeth, Bart Kempenaers. (2011) Female extrapair mating behavior can evolve via indirect selection on males. PNAS  doi: 10.1073/pnas.1103195108

Det handlar alltså, som rubriken antyder, om zebrafinkar, parbildning och parning utanför parbildningen. Blixtsammanfattning: zebrafinkar är socialt monogama och lever tillsammans hela livet, men de parar sig också ibland med andra individer än sin partner. Det finns viss variation i tendensen att para sig med andra — och variation är, som bekant, genetikens livsluft! — och en del av variationen går att föra tillbaka på genetik. Promiskuitet går alltså i släkten. Vidare verkar det vara i stort sett samma genetiska varianter som får en zebrafink att para sig mer eller mindre utanför paret, oavsett om hen är hane eller hona.

Samma genetik i båda könen — det låter kanske inte så förvånande. Varför är det viktigt? Då måste vi prata lite om könsurvalsteori. Det finns nämligen en intressant dikotomi hos sexuellt reproducerande varelser: det brukar alltid finnas två typer av könsceller — de stora, som kallas ägg, och de små, som kallas spermier. (Det gäller många, men inte riktigt alla — bland annat en del alger har två typer av lika stora könsceller, och så har bakterier och virus sina egna motsvarigheter till sexuell reproduktion. Det är hur coolt som helst, men det är inte ämnet för dagen.) Ändå finns det en imponerande variation i vilka typer av kroppar det är som producerar de där könscellerna. Könsurval (sexual selection — på svenska också sexuell selektion, men jag tycker det klingar lite fånigt) handlar om att med evolutionsbiologins hjälp förklara hur olika köns- och sexualmönster uppstår.

Det är nästan aldrig lätt att säkert veta om någon egenskap (särskilt om det är fråga om ett beteende) finns där för att det varit gynnsamt för djurets förmåga att fortplanta sig, alltså främjats av naturligt urval. Det är förresten vad som brukar kallas en anpassning eller en adaptation — någonting som sprider sig eller har spridit sig via evolution genom naturligt urval. Alternativet är såklart att det blivit så utan att det är något speciellt med egenskapen ifråga — det skulle kunna vara en sidoeffekt av någon annan adaptation, eller så har det bara råkat bli så av någon historisk slump.

Så, låt oss fortsätta dagens övning med att titta på de två sammanfattningarna — först PNAS-artikeln och sedan TT-artikeln.

In many species that form socially monogamous pair bonds, a considerable proportion of the offspring is sired by extrapair males. This observation has remained a puzzle for evolutionary biologists: although mating outside the pair bond can obviously increase the offspring production of males, the benefits of such behavior to females are less clear, yet females are known to actively solicit extrapair copulations. For more than two decades adaptionist explanations have dominated the discussions, yet remain controversial, and genetic constraint arguments have been dismissed without much consideration. An intriguing but still untested hypothesis states that extrapair mating behavior by females may be affected by the same genetic variants (alleles) as extrapair mating behavior by males, such that the female behavior could evolve through indirect selection on the male behavior. Here we show that in the socially monogamous zebra finch, individual differences in extrapair mating behavior have a hereditary component. Intriguingly, this genetic basis is shared between the sexes, as shown by a strong genetic correlation between male and female measurements of extrapair mating behavior. Hence, positive selection on males to sire extrapair young will lead to increased extrapair mating by females as a correlated evolutionary response. This behavior leads to a fundamentally different view of female extrapair mating: it may exist even if females obtain no net benefit from it, simply because the corresponding alleles were positively selected in the male ancestors. (Wolfgang Forstmeier m.fl.)

Okej. Det var lite väl kompakt. Vi tar det i punktform:

  1. Flera arter av parbildande fåglar får rätt många ungar med andra än sin partner.
  2. Evolutionsbiologer är lite fundersamma över varför, särskilt från honornas perspektiv. Tanken är nämligen att honans fortplantning förmodligen begränsas av mängden ägg hon kan producera  — det är att lägga ägg som är den svåra biten, inte att hitta en partner, så när hon redan har en, vad ska hon med fler hanar till?
  3. Det finns ett gäng olika hypoteser om vad som är fördelen med att vara lite promiskuös — alltså olika hypoteser om parning utanför paret som en adaptation.
  4. En annan hypotes är att honors parning utanför paret inte är en adaptation i sig, utan en bieffekt av promiskuitet på hansidan. Honornas fortplantningsförmåga skulle kunna direkt motverkas av en genetisk variant som gör dem lite mer promiskuösa — så länge den också gör hanar lite mer promiskuösa, så att deras bröder får fler ungar.
  5. I så fall måste det finnas en genetisk korrelation mellan hanars och honors tendens att para sig utanför paret.
  6. De studerade parningsbeteenden hos population zebrafinkar och hittade just ett sådant samband.
  7. Det är alltså möjligt att zebrafinkhonors parning utanför paret är en genetisk bieffekt av selektion på hanar.

Låt mig kort ge en åsikt om artikeln (även om åsikter är överskattade): Frågan om adaptation eller inte  är såklart intressant i sig… Men för att den icke-adaptiva hypotesen ska stå sig krävs faktiskt att genetiken fungerar på ett visst sätt. Och författarna har gjort ett stort och, vad jag kan se, solitt arbete för att pröva den genetiska delen av hypotesen. Utmärkt! På så sätt är det artikelns styrka att den inte tittar efter det adaptiva, neutrala eller möjligen maladaptiva med promiskuitet utan handlar om vad som är genetiskt möjligt.

Hos många djurarter bedrar honorna sina äkta makar. Frågan är varför. Vad vinner de på beteendet? Svaret kan vara att de kanske inte vinner någonting. Enligt en ny studie har de ärvt otroheten av sina otrogna pappor. (Roland Johansson, TT)

Den här ingressen illustrerar perfekt vad som är så frustrerande med texter om evolutionsbiologi. För när den läses med försiktiga ögon så är det ett i sak hyfsat korrekt referat. Huvudslutsatsen är till och med där. Men samtidigt är allt så osmidigt uttryckt att det öppnar för alla möjliga missförstånd. ”Vad vinner de på beteendet?” kanske är en okej omskrivning för ”Är det här beteendet en adaptation?” Och alla förstår att när fåglarna ”bedrar… sina äkta makar” menas att de parar sig med andra hanar, inte att de hänger på den dejtingsajt för otrohet som Googlereklamen förmodligen kopplar till den här bloggposten. Men det är ändå ett exempel på vetenskapstext när den trasslar in sig i sig själv — full av metaforer som leder läsaren rakt åt skogen snarare än åt rätt håll. (Tyvärr är jag inte övertygad om att den här serien blir någon bättre guide, men vi kan ju åtminstone göra ett försök.)

Imorgon tänkte jag att vi kunde prata lite mer om laddat språkbruk — efterhand kanske vi till och med kommer fram till vad Forstmeier & co faktiskt gjort.

Är det inte generna så är det hormonerna

Bara en kort grej apropå sista tidens vetenskapsnyheter:

Det är lätt att få föreställa sig att biologer som studerar beteende bara är intresserade av genvarianter och kemikaliehalter och inte bryr sig om saker som uppväxt, inlärning och interaktioner med andra individer. Men det är helt enkelt inte sant.

Faktum är att både det sociala och inlärning är beteendebiologins favoritämnen. Den klassiska etologins stjärnor som Niko Tinbergen och Konrad Lorenz sysslade just med sånt, till exempel. Tinbergen observerade steklar på väg hem till sina bon i sanden och ägnade sig åt att flytta runt pinnar, kottar och stenar för att se vilka drag i omgivningen som steklarna la på minnet för att hitta hem. Lorenz levde med kajor och gäss, lyssnade till deras läten, lärde känna deras personligheter och försökte begripa deras sociala liv. Djurs personlighet är för övrigt fortfarande i allra högsta grad på modet.

Edward Wilson, som myntade ordet sociobiologi på 70-talet — och som ironiskt nog verkar vara känd antingen som en älskvärd naturvän eller som en ämnesimperialistisk buffel — ägnade sig mest åt insektssamhällen. (Att människor, hur mycket vi än försöker, sannolikt inte kan fungera i ett samhälle som är organiserat som ett insektssamhälle är utan tvivel essentialistiskt sagt, men det är nog också sant.)

Vi må vara dualister eller materialister, tro att medvetande är något skilt från kroppen, är identiskt med processer i kroppen eller en bieffekt av sådana processer, men jag tror att vi alla måste vara överens om att det finns en koppling mellan hur nervsystemet fungerar, hur vi beter oss och hur vi känner oss. Beteendebiologens jobb är att försöka reda ut hur det där hänger ihop, på valfritt plan, men helst flera. (Det överlappar såklart andra vetenskapsfält — inte för inte är det ofta psykologer, etologer och evolutionsbiologer gått varandras vetenskapliga ärenden.)

Därför måste vi bli förvånande över hur ofta nyheten — som på sista tiden om oxytocin, bland annat — om att något beteende eller någon känsla hänger ihop med en ökande eller minskande utsöndring av något visst hormon, en elektrisk potential i något nervknippe eller ökat blodflöde i en viss del av hjärnan möts med överraskning. Vad sjutton skulle vi annars vänta oss — är inte det centrala nervsystemet beteendeorganet nummer ett? Det vore väl mer förvånande om det inte hände någonting i hjärnan eller med hormonerna när människor blev kära, ledsna eller fastnade i en bilkö?

Det kan tänkas att det finns beteenden som verkligen orsakas av genvarianter: alltså, i en viss given situation kan det vara en genetisk variant i någon gen som avgör om individen kommer göra si eller så. Hormonsystemet, däremot, är ett signalsystem — att säga att testosteron orsakar ett visst beteende eller någon annan fysiologisk reaktion, som vi ju ibland säger är inte någon vidare förklaring. (Om det inte är någon som smugit sig upp och givit individen ifråga en testosteroninjektion.) Varför utsöndrades det testosteron?

Precis som aktivering i en del av nervsystemet, en förändring i genuttryck eller någon annan fysiologisk förändring så är den ingen vidare förklaring i sig själv. Den uppstår alltid som en effekt av något annat — något i den inre eller yttre miljön.

Det går inte att göra allt på en gång. Ibland försöker vi hålla generna konstanta och studerar inavlade laboratoriestammar eller cellinjer. Ibland gör vi vårt bästa för att kontrollera miljön, tittar på skillnad i gener och kanske deras interaktion med någon enskild miljöfaktor. Men målet är inte att avskriva miljön, utan beskriva så bra det bara går hur saker händer — hur organismen reagerar i ögonblicket; hur den utvecklas under sin livstid för att kunna fungera så; och hur beteendet ifråga vuxit fram med evolutionen.