Til jul tar vi grantreet inn i stuen. Det pyntes opp og blir til et av høytidens mange vakre symboler. Men under granens glitter ligger kunnskap gjemt, om arv, miljø og vår evne til å tilpasse oss våre omgivelser.

Juletreet tilpasser seg faktisk det meste

Grantrærnes evne til raskt å tilpasse seg endringer i klima, kan knyttes til (det som kalles) epigenetikk – selve møteplassen mellom arv og miljø.

Epigenetiske mekanismer gir grantrær, mennesker og andre levende vesener fleksibilitet til å tilpasse seg forandringer i omgivelsene raskere enn hva klassisk genetikk tilsier, for eksempel når det gjelder klimaendringer.

Granen minnes sin barndoms vår

Grantreet har et lengre livsløp enn oss mennesker, og får ofte ikke «barn» før i 30-40-årsalderen eller senere. Ifølge klassisk genetikk skulle det ta mange generasjoner, og derfor meget lang tid, for grantrærne å tilpasse seg et endret klima.

I virkeligheten skjer tilpasningen mye raskere enn det vi tidligere trodde var mulig.

Forskere ved Skog og landskap oppdaget, for over 25 år siden, at granplantene hadde en slags hukommelse. Klimaet på stedet der pollineringen skjedde preget frøet senere i livet.

Pollen fra granens hannblomster bestøver de røde hunnblomstene. Under dannelse av frøet er det mottagelig for impulser fra omgivelsene – slik som temperatur og daglengde – impulser som kan prege planten for resten av livet.
John Yngvar Larsson/Skog og landskap

Husker alt — fra frø til dødTemperaturen under frøutviklingen påvirker når treet avslutter veksten og setter knopp om høsten, og når nålene starter å vokse om våren. Dette er epigenetikk, og epigenetikken blir som en slags hukommelses-mekanisme for at arvematerialet skal kunne ta inn over seg betydningsfulle endringer i det ytre miljø.

En slik epigenetisk hukommelse kan være av forskjellig varighet avhengig av hvilke arter og påvirkninger det er snakk om. Noen arter overfører den epigenetiske hukommelsen fra en generasjon til den neste.

Hos gran vet vi at treet husker den epigenetiske påvirkningen i hver eneste celledeling – fra frøet spirer og helt til planten dør – enten grantreet havner i stuen din på julaften eller blir stående ute i skogen gjennom hundrevis av vinternetter.

Når nettene blir lange og kulda setter inn …

Tilpasningsevne er viktig for trær som skal overleve vinter og lave temperaturer. De avslutter veksten i god tid før vintersesongen, setter knopp og går i vinterhvile. Det er daglengde og temperatur som påvirker genene – som igjen styrer vekstavslutningen.

Denne tilpasningen til årstidene kalles vekstrytme. Studiet av vekstrytme kalles fenologi, og fenologi har vært studert i Norge helt siden 1840-tallet, da distriktslege i Christiania, H.C. Printz, gjennomførte systematiske registreringer av tidspunkt for blomstring og løvsprett.

...er timingen viktig

Granas fenologi er avgjørende for dens overlevelse og evne til å spre sine gener. For grantrær gjelder det å ikke skyte nye skudd for tidlig om våren, på grunn av faren for vårfrost, men samtidig avslutte veksten i tide om høsten, før nettene blir lange og kulda setter inn.

Om våren skyter nye granskudd, frø spirer, og en ny generasjon er i emning. Men hvordan vet grantreet at det skal hvile gjennom hele vinteren, og først ved vårens varme, vekkes vitalt tilbake ut av vinterdvalen? Og hvordan husker grantreet dette fra år til år?

Les ekspertenes juletreråd:

Tyskere gjør trøndere av seg

Et eksempel fra skogforskningen: Etterkommere etter grantrær fra Sør-Tyskland som ble plantet i Midt-Norge på 1960-tallet, klarer seg overraskende godt i møtet med nordtrønderske oppvekstvilkår – inkludert korte somre med lange dager.

Det «tysk-trønderske» avkommet tilpasser seg nesten like godt som de lokale heimfødinger, uten å måtte gå gjennom flere generasjoner med seleksjon.

Dette ble oppdaget allerede på 1980-tallet, men først på 2000-tallet ble det klart at ikke bare klassisk seleksjon, men også epigenetiske fenomener kan forklare disse sammenhengene. Men hva er det egentlig som skjer, det skulle jo tatt flere hundre år å gjøre trønder av en sørtysker?

Et granfrø inneholder embryoet til det nye treet som vokser opp etter at frøet spirer. De små, lette vingene hjelper frøet å spre seg vekk fra mortreet.
Dan Aamlid/Skog og landskap

Forskerne fant svaret ved en tilfeldighetSom mange andre oppdagelser innen forskningen skjedde også denne ved en tilfeldighet – som et sideprosjekt til et annet studium.

Forsøk på genetisk sett identiske granfrø (kloner), produsert fra cellekulturer ved ulik temperatur, viste at miljøbetingelser under frødannelsen påvirker hvordan det voksne treet registrerer daglengden, og dermed hvor godt det overlever i naturen. Og dette er ikke en forbigående effekt, den sitter i resten av treets levealder.

Disse granembryoene er omtrent 1 centimeter høye og er dyrket frem i laboratoriet.
Harald Kvaalen/Skog og landskap

Trær med en «varm» embryoutvikling bryter knopp om våren tidligere og setter knopp om høsten senere enn de med en «kald» oppvekst – selv om frøene genetisk sett er like.

Epigenetikk og klassisk genetikk

Det er viktig å være klar over at det maskineriet som gir epigenetiske forandringer, er kodet for av gener, og at dette maskineriet dermed er arvbart. Derfor har noen organismer et rikt utvalg av egenskaper som kan påvirkes epigenetisk, mens andre har det i mindre grad.

Den epigenetiske effekten forandrer kun hvor sterkt genene kommer til uttrykk, ikke den underliggende gensekvensen.Darwins hypoteser, den moderne genetikken og DNA-teknologien viser uomtvistelig arvematerialets og genenes betydning for egenskaper, og at genene gir grunnlag for seleksjon gjennom naturlig utvalg.

Fem myter om juletrær:

Epigenetiske mekanismer kan være selve overgangen mellom de genene som ligger fast i oss fra vi unnfanges til vi går i graven, og tilpasningene vi gjør til det stadig skiftende miljøet rundt oss.

At gener også koder for fleksibilitet i vår evne til å tilpasse oss, representerer et paradigmeskifte innen biologien, det utfordrer vår oppfatning av arv og miljø og får vidtrekkende konsekvenser for vår forståelse av oss selv som mennesker, og av naturen rundt oss.

Tenk på dette når julen er slutt:

Så når du kaster juletreet ut av stuen etter endt julefeiring, kan du gjøre det med respekt for dets indre egenskaper som har gjort at grantreet har overlevde tidligere klimaendringer.

Før det havnet i din stue hadde det tross alt klart seg i konkurransen med andre planter i millioner av år og motstått angrep fra barkbiller, sopp og bakterier – kanskje nettopp på grunn av sin gode molekylære hukommelse.

Forfatterne er tilknyttet Norsk institutt for skog og landskap

Les også: