Varför har gråsparvar den exakta storleken de är? Varför är de inte stora som kolibrier eller lika stora som gäss?

Det låter som en konstig fråga att ställa, men det är faktiskt en övergripande fråga om evolution. Det kanske kan säga oss något om hur vi anpassar oss till förändringar i omgivningen. Vår planet förändras och vi måste förändras med den.

Varför har vi utvecklats som vi har? Evolutionsteorin säger att vi har anpassat oss till våra förutsättningar. Så sparvar är nog så stora som de borde vara, efter deras levnadsvillkor.

Men kan vi bevisa det? Forskare har gjort experiment i laboratorier, men aldrig i naturen. Skulle det kunna göras?

Bråkat med evolutionen

En grupp forskare vid Norges teknisk-naturvetenskapliga universitet (NTNU) ville testa det experimentet. Först skulle de manipulera med evolutionen för att se om de kunde ändra storleken på sparvarna. Det skulle de göra genom att fånga vilda fåglar på öar och avvisa individer med oönskade egenskaper.

Efter att ha släppt de utvalda fåglarna tillbaka till naturen, forskarna ville se om deras storlek skulle återgå till det normala genom evolutionens naturliga urvalsprocess.

"Det är första gången i världen som någon har gjort artificiellt urval på fåglar från en vild population, säger Thomas Kvalnes, postdoktor vid NTNU:s institution för biologi.

Tre norska öar – Leka i Nord-Trøndelags län och Vega och Hestmannøy i Nordlands län – har bra bestånd av gråsparv. Öarna är långt ifrån isolerade, men tillräckligt mätbara och begränsade i storlek att de är nästan idealiska platser för att utföra denna typ av experiment.

Forskare har spårat dessa populationer sedan 2001, så de har lärt känna habitatförhållandena väl.

Storleken är betydande

På Vega, forskare ville göra fåglarna mindre och på Leka ville man göra dem större. Hestmannøy lämnades ensam som kontrollgrupp för att säkerställa att inga andra variabler spelade in." före häckningssäsongen, vi fångade alla sparvar på Leka. Vi lånade en lada där vi stängde in alla sparvar, säger Kvalnes.

Några få rymde, men forskarna fångade cirka 90 procent av sparvarna.

Sedan mätte forskarna fåglarnas tarsus – den längsta delen av foten på sparvarna – mellan tårna och benet. Längden på detta ben speglar fåglarnas totala kroppsstorlek. Från dessa mätningar, forskarna kom fram till en medellängd.

Blodprover togs samtidigt, så att forskare kunde fastställa fåglarnas genetiska släktingar. Fåglarna var bandade.

Forskarna genomförde samma procedur på Vega och Hestmannøy. Cirka 100 till 300 fåglar samlades in på varje plats.

Förvisade hemifrån De största fåglarna som samlats på Leka stannade på sin ö, medan de minsta fåglarna som samlats på Vega hölls på den ön. På Hestmannøy, forskare släppte tillbaka alla sparvar på ön så snart de hade samlat in data.

Resten av fåglarna från Leka och Vega transporterades långt bort på fastlandet, till Namsos och Overhalla, tillräckligt långt så att de inte kunde ta sig tillbaka till öarna och häcka med de kvarvarande fåglarna där. Mellan 55 och 65 procent av fåglarna avlägsnades från sina öar.

På det här sättet, det slutade med att de största fåglarna på Leka häckade med varandra, liksom de minsta fåglarna på Vega.

Forskarna upprepade denna process varje år från 2002 till 2005.

Fågelstorleken har ändrats

Som forskarna trodde, den senaste generationen fåglar blev i genomsnitt större än den föregående. På Vega blev fåglarna mindre, och på Hestmannøy förblev storleken stabil.

"Denna förändring återspeglades i fåglarnas genetiska avelsvärde, säger Kvalnes.

Med hjälp av blodprov, forskarna kunde se vilka fåglar som var släkt med och hade fött upp med vilka andra. De kunde också urskilja vilka individer som var bäst på att föra vidare sina gener.

Även sparvar som flugit in från andra håll och häckat på de tre öarna kunde upptäckas och justeras av forskarna.

Många gener påverkar kroppsstorleken. Vi vet inte exakt hur många, men vi vet att gensammansättningen är en faktor i fåglarnas fenotyp - dvs. sparvarnas observerbara egenskaper.

Forskarna hade gått in och på konstgjord väg ändrat den genetiska sammansättningen av fågelpopulationerna, därmed ändra deras storlek.

"Förändringarna var mycket större än vad som kunde förklaras av en tillfällighet, säger Kvalnes.

Det faktum att fåglarna i närliggande Hestmannøy inte förändrades tyder på att förändringarna inte kan förklaras av andra förhållanden, såsom temperaturvariationer eller förändrad tillgång till mat.

Komplett release

Men så har det varit för bönder och hunduppfödare i hundratals år. De har valt sina djur utifrån yttre egenskaper och slutat med kor som ger mer mjölk och hundar med värdelösa nosar och dåliga höfter. Alla trodde att detta skulle bli resultaten i den här delen av experimentet.

Nästa del av experimentet som kanske var den viktigaste. Vad skulle hända när forskarna slutade manipulera det naturliga urvalet?

Mellan 2006 och 2012, mätningarna fortsatte, men sparvarna släpptes då och kunde avla som de ville.

Tillbaka till originalstorlek

Denna fas gick också som forskarna förutspådde.

Den genomsnittliga kroppsstorleken på Leka skiftade nedåt mot originalet. Vega-fåglarnas storlek gick upp.

Inom en kort tidsperiod och bara några generationer, allt återgår till hur det var innan forskare gick in och valde ut fåglar på konstgjord väg för avel. Detta återspeglades i avelsvärdet.

Det är trevligt för forskarna. Men vad kan experimentet säga oss andra?

Vad står det egentligen?

Bland annat, experimentet avslöjar att sparvar faktiskt har en idealisk storlek anpassad till de förhållanden de lever i. Varför de är exakt så stora, vi vet inte, men flera saker kan spela in.

"Om de växer tillräckligt stora, det kan vara lättare att hålla värmen på vintern, säger Kvalnes.

Stora individer håller sig lättare varma än små. Detta beror på att kroppsytan är mindre i förhållande till volymen, så det kommer ut mindre värme. Kanske är det precis vad som behövs för att överleva vintern?

Men samtidigt, det är ingen fördel att vara för stor, antingen. Kanske blir man då en mer sårbar fångst för rovfåglar? Än så länge är det mest spekulationer. Vi vet faktiskt inte säkert.

Vad vi vet är att fågelpopulationerna förändrades mycket snabbt. Detta kan berätta något om hur anpassningsbara sparvarna är.

Evolutionsteorin fungerar

Klimat förändringar, förändrad tillgång på mat och andra förhållanden kan förändra urvalstrycket. Detta ändrar de grundläggande antagandena tillsammans med vilka individer har en fördel när det gäller att avla och föra sina gener vidare till nästa generation.

Hussparvar är mycket anpassningsbara. Det gäller nog många andra arter också – kanske en betryggande sak på en planet som genomgår så mycket förändring.

Men det övergripande budskapet är detta:Forskarna testade evolutionsteorin, förutspådde resultatet och det gick som förväntat.

Sparvarna berättar att evolutionsteorin faktiskt fungerar utanför laboratoriet också.

Inte illa för ett experiment som syftade till att svara på en till synes konstig fråga.