Se! Elefantungen blinker til os
31. december 2006
Ny teknologi viser for første gang nærbilleder af dyrs udvikling i livmoderen og afslører dermed et kig dybt ned i vores egen evolutionære historie - helt tilbage til pattedyrenes rødder.

Af Rasmus Kragh Jakobsen

Ultralydsskanning lyder måske ikke som noget ophidsende nyt. Læger har længe brugt teknologien til at skanne gravides maver og vise vordende forældre et grynet omrids af deres ufødte barn.
Men ny teknologi, kaldet 4D ultralyd, fører os nu videre. For første gang er det muligt at se levende billeder indefra livmoderen hos gravide dyr. Nærmest som sad man lige ved siden af fosteret, kan man følge udviklingen, fra en celleklump tager form, til den får hoved, øjne og små lemmer og til sidst bliver født som et færdigt væsen. Teknikken gør det muligt at følge detaljeret med undervejs i hele graviditeten - se et lille nyt hjerte slå sine første dirrende slag under fosterets tynde lyserøde hud, se hovedet dreje sig efter lyde, en lille mund åbne og lukke i små gisp og sidst i graviditeten se benene stampe ivrigt løs mod livmodervæggen. Billederne er blevet til i et samarbejde mellem tyske forskere og National Geographic.
»Man har aldrig før kunnet følge fosterudviklingen på film«, siger den tyske forsker og dyrlæge Thomas Hildebrandt fra Leibniz Institut für Zoo- und Wildtierforschung i Berlin, der de seneste ti år har udviklet teknologien bag.
Muligheden for at kigge med i livmoderen er samtidig en rejse langt, langt tilbage i vores evolutionære historie - helt tilbage til pattedyrenes rødder. I de nye optagelser har forskerholdet fulgt tre vidt forskellige dyr - en elefant, en golden retriever og en delfin - fra befrugtning til fødsel.
Trods deres meget store voksne forskelle begynder verdens største landdyr, elefanten, menneskets bedste ven, hunden, og det legesyge havpattedyr, delfinen, ens. Og selv om delfinen for eksempel for længst har smidt bagbenene, viser de sig under fosterets tidlige udvikling og afslører, at hvalerne har en fortid som landlevende pattedyr. Omkring dag 24 vokser fire små bitte ben frem hos delfinen ligesom hos hunden og elefanten. Over de næste to uger skrumper bagbenene imidlertid og går i sig selv igen, mens forbenene udvikles til finner. Finner, som i øvrigt ikke er til at skelne fra knoglerne i menneskets hånd i fosterets 11. uge.

Fælles forfader
Fostrenes udvikling afslører en fascinerende variation over et grundlæggende tema, hvor kroppens basale elementer er lagt ud fra pattedyrenes fælles begyndelse, men siden er varieret i længde, størrelse og tid. Udvikling og selektion, der i sidste ende afspejler den enkelte arts unikke tilpasninger til deres forskellige miljøer og levevis. Forskerne har længe vidst, at dyrene havde en fælles forfader langt tilbage i forhistorien, men det er første gang man kan se, hvordan tidsrejsen afspejles i den tidlige fosterudvikling.
Thomas Hildebrandt og kolleger har udviklet ultralydsteknologien, så den både kan trænge dybere ned i vævet og tage skarpere billeder. Forskerne tager cirka 70 tværsnit af hvert motiv og lader herefter en computer stykke dem sammen til ét billede. Tidsdimensionen føjes til af et computeranimationshold, der ligesom en animationsfilm samler 3D billederne til en animeret serie. De snyder lidt undervejs - for eksempel er farverne lagt på digitalt, og de bruger silikone modeller - men det hele er baseret på ultralydsbillederne.
4D filmen kan afsløre mange nye ting om dyrenes tidlige fosterudvikling, og Hildebrandt har blandt andet opdaget, at elefantens snabel udvikles usædvanligt tidligt og faktisk overhaler benene. Og ligesom delfinens bagben afslører snablen en helt særlig historie.
»Elefanten er et skuffet havpattedyr«, siger Thomas Hildebrandt. Dermed hentyder han til, at elefanten stammer fra et pattedyr, der gik ud i havet, men senere er gået op på land igen. Man mener, at elefantens forfædre har lignet vores dages søkøer. Den unikke forhistorie afspejles blandt andet i elefantens snabel og dens særlige luftrør, som tillader elefanten at bruge sin snabel som snorkel og trække vejret med munden under vand. Selv om det måske ikke umiddelbart ser sådan ud, er elefanter faktisk glimrende svømmere og kan svømme 50 kilometer med snablen som snorkel.
Men også andre forhold ved elefanten afslører dens marine fortid. Ligesom hvaler kan elefanter kommunikere med infralyd, og under fosterudviklingen danner de nogle kanaler i nyrerne, som ellers kun kendes fra visse ferskvandsfisk og frøer. Desuden hænger dyrets fem kilo tunge testikler ikke som hos andre landpattedyr i en pung, men sidder ligesom hvalers inden i kroppen. Det er lidt af et mysterium, fordi sædceller normalt ikke overlever ved vores kropstemperatur. Derfor er pungen en svalende tilpasning, der sikrer de kommende generationer. Hvordan elefanten løser det problem ved forskerne ikke, men den lider hverken af mindreværdskomplekser - penis er 1,5 meter - eller har problemer med sædmængden - op mod en liters udladning per gang.

Moderfølelser
Elefanten har en unik historie, men det har alle andre pattedyr også, og hver især begynder de at tilpasse sig voksenlivet, mens de er i livmoderen. Hundehvalpe begynder at åbne og lukke munden i små gisp, der er helt afgørende, når de voksne hunde skal regulere kropstemperaturen. Delfinen træner sin muskelkoordination indeni livmoderen og fødes som et af få pattedyr med sanser og muskelkoordinationen på plads, så den kan følge sin mor straks efter fødslen.
Men ungerne er ikke de eneste, der har mærket skiftet til pattedyr, det har mødrene også. Graviditet er så dagligdags en begivenhed, at man helt glemmer hvor sær en ting, det dybest set er, at nære sine unger af ens egen krop og udruge sine æg i maven.
De første pattedyr så dagens lys for over 200 millioner år siden i en verden, der så helt anderledes ud end i dag. Alle kontinenter var samlet i ét, klimaet var en hel del varmere, de første dinosaurer havde lige vist sig, og der var ingen blomsterplanter. Her begyndte et krybdyr at udvikle de træk, der i dag kendetegner pattedyrene - blandt andet et kranium med forskellige tænder, lemmer ind under kroppen (i stedet for ud til siden), et indre varmeapparat og evnen til at amme.
Med pattedyrene ser verden et væsentligt skifte i reproduktionsstrategi, fra kort sagt at lade æg og unger klare sig selv til at amme og opfostre dem. Et skift, som har haft store konsekvenser - ikke blot overlevede en større del af ungerne, men det gav også ungerne længere tid til at udvikle en større hjerne. Og pludselig blev moderadfærden vigtig. Med unger, som ikke var færdigudviklede, har det været en stor fordel at kunne analysere ungernes behov - det vil sige tolke komplekse kropssignaler, ansigtstræk og lyde, som igen har fordret en større hjernekapacitet.
Neurologen Paul MacLean var en af de første til at pege på moderadfærden som central for den evolutionære udvikling af vores moderne pattedyrshjerne. Med molekylærbiologi og hjerneskanninger er det de seneste år blevet klart, at der er en hel del biologi bag moderrollen.

'Ammehjerner' en myte
Tankevækkende resultater peger blandt andet på, at graviditetens dramatiske hormonsvingninger ikke blot forbereder kroppen på fødslen, men også medfører omstruktureringer i moderens hjerne, som indstiller hende på den nye rolle. Eller sagt med andre ord: Mødre bliver skabt, ikke født.
Det er almindelig kendt, at kvinder ændrer sig, når de bliver mødre. Men trods folkeviddet, at forvirrede og glemsomme mødre har 'ammehjerner', peger adskillige laboratorieforsøg i den stik modsatte retning: Testene viser, at mødre husker bedre, har bedre stedsans og er mindre bange end jævnaldrende uden unger. Og ikke nok med det - forbedringerne følger mødrene resten af livet. Det ser simpelthen ud til, at børn giver mødre et permanent skud hjernedoping.
De to amerikanske forskere Kelly Lambert og Craig Kinsley fra henholdsvis Randolph-Macon College University of Richmond, begge i Virginia, har forsket i graviditetens indflydelse på den kvindelige hjerne i mere end et årti. For nyligt har de vist, at rotter, der har været gravide, husker langt bedre end jomfrurotter i samme alder. Forskerne satte rotterne ned i en labyrint med mad, der var gemt væk. I forsøget undersøgte de, hvor gode rotterne var til at huske, hvor maden var gemt fra gang til gang.
Ikke nok med, at mødrene klarede testen bedre end jomfruerne, det viste sig også, at jo flere gange rotterne havde været gravide, des bedre var de. I en anden test gemte forskerne en levende cikade i et miljø med masser af andre input. Herefter målte de, hvor længe rotterne var om at finde byttet. Jomfruer var i gennemsnit næsten fire et halvt minut om det, mens mødre, der ammede et kuld, lynhurtigt fokuserede på målet og i gennemsnit fandt cikaden på lige under et minut. Selv når man sultede jomfruerne, kunne de ikke nedlægge byttet så hurtigt som de ammende mødre.
Ydermere har den tyske forsker Inga Neumann fra Regensburg Universitet gentagne gange vist, at ammende gnavere udviser langt mere mod end jomfruer. Det ses for eksempel ved, at mødrene tør afsøge åbne rum (som rotter normalt ikke bryder sig om), og at de har færre stresshormoner i blodet under grumme udfordringer som tvangssvømning i et bassin.

Øget båndbredde
Enhver forbedring, der har styrket moderen under yngelplejen, har haft en selvforstærkende evolutionær effekt hos de tidlige pattedyr. Evolutionen kan kun bygge videre på det, der allerede eksisterer, og kønshormonernes komplekse spil har været et oplagt signal at udvide fra.
Man har i mere end et århundrede vidst, at mødres ekstremt aggressive forsvar af unger er betinget af kønshormonerne progesteron og østrogen. Siden 1940'erne har man været klar over, at omsorg som at bygge rede, vaske sine unger og made dem ikke bare afhænger af hormonernes tilstedeværelse men også af, hvordan hormonniveauet svinger i løbet af graviditeten.
Lambert og Kinsley er gået et skridt videre og har undersøgt, om man kan spore nogen forandringer i rotternes hjerner. Her har det vist sig, at et lille område af hjernen kaldet det medial præoptiske område (mPOA) i hypothalamus er centralt for moderadfærd - hos gnavere forsvinder moderadfærden, hvis området ødelægges. Nu har Kinsley og Lambert vist, at nerverne i området blomstrer gevaldigt op hos gravide rotter - et flor af nye forbindelser skabes og med Kinsleys ord »kan det sammenlignes med at øge båndbredden i en computer«.
Lige ved siden af mPOA sidder hippocampus, som styrer hukommelse, og her viser det sig også, at celler kaldet gliaceller er mere forgrenede og komplekse hos rottemødre end hos jomfrurotter.
I 2003 blev forståelsen af hormonernes rolle yderligere skærpet og det blev klart, at selve amningen - kernen af det at være et pattedyr - er afgørende for langtidshukommelsen. Den japanske forsker Kazuhito Tomizawa fra Okayama Universitet viste i tidsskriftet Nature Neuroscience, at injektioner med hormonet oxytocin forbedrer langtidshukommelsen hos jomfrumus. Oxytocin er blandt andet ansvarligt for, at mælken løber i brystet og frigives, når ungerne suger på patten. På sin vis er oxytocin modstykket til kamphormonet adrenalin og samtidig sænker hormonet blodtrykket og får moderen til at slappe af, hvilket naturligvis er meget smart for ammende mødre.
Men Tomizawa viste, at det har en dybere effekt på mødrene, og at hukommelsesforbedringerne hænger sammen med en kraftig vækst i antallet af dendritter i hippocampus - i parentes bemærket er dendritter den del af nervecellen, der modtager impulser fra andre nerveceller.

Kærlighedshormonet
De første pattedyrsmødre har måske ammet deres unger af den simple grund, at det gav dem en dejligt følelse og fik dem til at slappe af. Men det er nærliggende at forestille sig hormonsignalet som en kim, hvorpå senere hjerneboost - effektiviseringer som bedre hukommelse og skærpet jagtinstinkt - har udkrystalliseret sig gennem evolutionen.Men hvad med forbindelsen til os mennesker? Hos mennesker frigives oxytocin også ved almindelig berøring, massage, kærtegn og varme, og nogle forskere kalder det kærlighedshormonet. Ligesom hos gnavere får oxytocin mennesker til at slappe af, og sidste år viste schweiziske forskere i tidsskriftet Nature, at mennesker, der har fået et skud oxytocin via en næsespray, er markant mere tilbøjelige til at indgå en risikabel handel med hinanden.
Andre forskere viste næsten samtidig, at oxytocins angst- og nervøsitetsdæmpende effekt sker via et område i hjernen kaldet amygdala. Det kunne tyde på, at hormonet er en oldgammelt evolutionær forvandlingskugle, der går helt tilbage til de første dyr begyndte at amme deres afkom og siden har udvidet repertoiret.
Det styrkede bånd til ungerne har øget deres chancer for at overleve. Det har siden styrket de sociale bånd mellem voksne individer og dermed forbedret hele gruppens evne til at overleve.
Ligesom elefanten, hunden og delfinens udvikling i livmoderen afspejler en fabelagtig evolutionær buket af variationer over samme kropsplan, så spiller og komponerer evolutionen videre på de indbyggede molekylære og cellulære systemer, der helt frem til i dag har sat et enormt fodaftryk i vores hjerner.
Tilbage er blot at sige: Husk nu at få frigivet dit dyrebare oxytocin - giv en masse kram og kys i det nye år.

* 'Et foster udvikles: Dyr' vises mandag den 1. januar 2007 kl 12.00 og lørdag den 6. januar 2007 kl 18.00 på National Geographic Channel

Fakta 4D-ultralyd
3D ultralydsskanning er en videreudvikling af de traditionelle 2D
ultralydsskanninger, hvor et ekko fra højfrekvente lydbølger giver et
billede af fosteret.
Siden 1990'erne har 3D ultralyd kunnet vise rumlige billeder af
fostre - her tager man 70 tværsnit af motivet og lader en computer
samle dem til et 3D billede.
Kvaliteten er blevet meget bedre det seneste års tid og for første
gang er det muligt at vise levende billeder (4D-ultralyd) frem for
kun 3D still-billeder.
4D-ultralyd tilføjer tidsdimensionen ved at stykke 3D billederne
sammen til en animeret filmsekvens. Her benytter man bla. silikone
modeller ligesom animatorerne i film som 'Toy Story' og 'Flushed away'
('Skyllet væk').
Man har ikke ret meget viden om dyrefostres udvikling i livmoderen og
i forhold til mennesker er der en stor udfordring i f.eks. at træne
en delfin til at lægge sig til rette mens forskerne skanner.
Elefanten er så stor, at forskerne må give den en tarmskylning først
og derefter tage ultralydsbillederne af fosteret inde fra tarmen.

* National Geographic

Copyright © Rasmus Kragh Jakobsen og Dagbladet Politiken A/S www.pol.dk