Nya insikter i livets utveckling

Syret i luften är en förutsättning för miljontals arter på jorden. Nu visar en ny forskningsstudie att syret skapades först när flercelliga organismer bildats.

Blågröna alger en förutsättning
Luften består idag av cirka 21 procent syrgas, något som skapat grundförutsättningarna för utvecklade livsformer på jorden. Men syret har inte alltid varit en självklarhet, utan bildades först när jorden var ungefär hälften så gammal som den är idag, för ungefär 2.4 miljarder år sedan.

Länge har man antagit att det var blågröna alger (cyanobakterier) som låg bakom att syre bildades. Blågröna alger räknas till de livsformer som funnits längst på jorden.  Men varför de plötsligt skulle bilda så mycket syre har länge varit en gåta, som nu får en rimlig förklaring.

Syret ökade med hjälp av flercelliga organismer
Den nya studien länkar en kraftig ökning i syrebildningen med uppkomsten av flercellighet och förmågan att gruppera celler i alltmer sammansatta organismer. Bakom studier står forskare i Schweiz, England och Sverige.

När flercellighet väl hade uppstått fick de blågröna algerna möjlighet att ta nya livsmiljöer i besittning och därmed öka kraftigt i antal och bilda fler och fler livsformer, i allt snabbare takt. Flercelliga cyanobakterier har bättre ämnesomsättning, de använder resurserna på ett bättre sätt och kan därmed producera betydligt mer syre än enklare, encelliga arter. Snart uppvisade de en stor variation i former och fanns i stort sett alla miljöer på jorden; i havet, sjöar, jorden och även varma havskällor.

Jämfört levande arter med fossiler
Studiens resultat baseras på en jämförelse av arvmassan hos ett stort antal levande arter av cyanobakterier. Genom att beräkna hur stor skillnad det nu finns mellan deras DNA-sekvenser, och kalibrera dessa skillnader med fossila fynd, har forskarna uppskattat att cyanobakterierna fanns redan för cirka 2,7 miljarder år sedan.

Flercellighet uppstod relativt kort därefter, för ungefär 2,5 miljarder år sedan, och då skedde även av en markant ökning i syrekoncentrationen i atmosfären. Det är svårt att skilja orsak och verkan, men att dessa händelser sammanfaller i tid ger starka indikationer på flercellighetens roll i syreökningen.

– Det pågår en intensiv diskussion om effekten av klimatförändringar på den biologiska mångfalden, exempelvis vad som kommer hända nu när jorden blir allt varmare. Denna studie visar att det kan finnas länkar också i den andra riktningen, nämligen hur livsformer kan påverka klimatet och miljön, säger Alexandre Antonelli, forskare vid Göteborgs universitet och en av forskarna bakom studien.

Förändrade livsbetingelser
Cyanobakterierna tycks ha lett till en enorm ökning i syrekoncentrationen i luften, och på ett liknande sätt håller vi människor på att öka koldioxidhalten till nivåer som jorden inte haft på mycket länge.

– När cyanobakterierna blev flercelliga ändrades livsbetingelserna totalt. Något liknande tycks börja ske nu, där kombinationen av klimatförändringar och miljöförstörelse närmast kan jämföras med dinosauriernas massutdöende för 65 miljoner år sedan, då jorden träffades av en asteroid. Min nuvarande forskning syftar till att få bättre insikt om kopplingen mellan ändringar i klimatet och den biologiska mångfalden. På så sätt kommer samhället bättre kunna förutspå vilka arter och områden som behöver störst skydd och därmed minska vår miljöpåverkan, säger Alexandre Antonelli.

Länk artikel: http://www.pnas.org/content/early/2013/01/09/1209927110.abst
Titel: ”Evolution of multicellularity coincided with increased diversification of cyanobacteria and the Great Oxidation Event”.