Biologer over hele verden har ventet i spenning p? genanalysen av en av verdens minst kjente arter, Collodictyon, heretter kalt urdyret i Apollonreportasjen, fra innsj?en ?rungen rett ved E6 i ?s utenfor Oslo.
Da forskere ved Universitetet i Oslo sammenlignet genene med alle andre kjente arter i verden, viste det seg at urdyret ikke passer inn i noen av de fem hovedgrenene p? livets tre. Urdyret er verken sopp, alge, parasitt, plante eller dyr.
– Vi har funnet en ukjent gren av livets tre som holder til i ?rungen. Det er unikt! S? langt har vi ikke kjennskap til andre grupper organismer som nedstammer n?rmere roten av livets tre enn denne arten. Den kan brukes som et teleskop inn i urtidens mikrokosmos, gl?der f?rsteamanuensis Kamran Shalchian-Tabrizi, lederen av Microbial Evolution Research Group (MERG) p? Universitetet i Oslo. Forskergruppen hans studerer ?rsm? organismer for ? finne svar p? store, biologiske sp?rsm?l innen ?kologi og evolusjonsbiologi, og arbeider p? tvers av s? ulike fagomr?der som biologi, genetikk, bioinformatikk, molekyl?rbiologi og statistikk.
Verdens eldste skapning.
Livet p? Jorda kan deles opp i de to hovedgruppene prokaryote og eukaryote arter. De prokaryote artene, slike som bakterier, er den enkleste formen for levende organismer p? Jorda. De har ikke membraner inne i cellen og er derfor ikke ekte cellekjerner. Det har derimot eukaryote arter, slike som dyr og mennesker, planter, sopp og alger. Stamtreet til urdyret fra ?s begynner ved roten av de eukaryote artene.
– Mikroorganismen er blant de eldste, n?levende eukaryote organismene vi kjenner. Den ble skapt for én milliard ?r siden, pluss/minus noen hundre millioner ?r. Med denne organismen kan vi bedre forst? hvordan det tidlige livet p? Jorda s? ut.
Slik beveger de seg.
Livets tre deles gjerne inn i organismer med én og to flageller. Flageller er viktige for at celler skal kunne bevege seg. Akkurat som hos alle andre pattedyr, har s?dcellene til mennesker bare én flagell. Mennesker tilh?rer derfor den samme énflagellgruppen som sopp og am?ber. Derimot tror man at v?re fjernere slektninger fra stamgrenene planter, alger og excavata (encellete parasitter) opprinnelig hadde to flageller. Urdyret fra ?s har fire flageller. Slektskapet den tilh?rer er et sted mellom excavata, den eldste gruppen med to flageller, og noen am?ber, som er den eldste gruppen med bare én flagell.
– Hvis vi skulle rekonstruere den eldste, eukaryote cellen i verden, tror vi at den ligner p? arten v?r. For ? beregne hvor mye arten v?r har endret seg siden urtiden, m? vi sammenligne genene den har med de n?rmeste slektningene, am?ber og excavater, forteller Shalchian-Tabrizi.
SLEKTSKAPET: Urdyret fra ?s passer ikke inn i noen av hovedgrenene i livets tre. Kamran Shalchian-Tabrizi m?tte opprette enda en hovedgren. Den kalles for Collodictyon. Foto: Yngve Vogt
Fanges med lekkerbisken.
Urdyret er ikke lett ? f? ?ye p?. Det lever nede i mudderet i sj?bunnen. Det er tretti til femti mikrometer langt og kan bare sees i mikroskop. N?r professor Dag Klaveness p? MERG skal fange dyret, stikker han et r?r ned i sj?bunnen og tar opp en s?yle med mudder og heller p? en gallegr?nn algeblanding.
Algene er s? fristende lekkerbiskener for de sm? urdyrene, at de sv?mmer opp.
– S? kan vi plukke dem ut, én og én, med en pipette, forteller Klaveness.
Det er ikke mange av dem. Og UiO-biologene har ikke funnet dem andre steder enn i ?rungen ved ?s.
– Vi er overrasket. Det lages enorme mengder milj?pr?ver i verden. Vi har lett etter arten i alle DNA-databaser som finnes, men har bare funnet samsvar med en halv gensekvens i Tibet. S? det kan tenkes at det bare eksisterer noen ganske f? andre arter i denne slektsgrenen av livets tre, som har overlevd alle de mange hundre millioner ?rene siden de eukaryote artene dukket opp p? Jorda f?rste gang.
Lite sosial.
Urdyret lever av alger, men forskerne vet enn? ikke hvem som spiser urdyret. De vet heller ingenting om livssyklusen. Men én ting er sikkert:
– De er ikke sosiale dyr. De trives best alene. N?r de har spist opp maten, r?der kannibalismen,konstaterer Klaveness.
Urdyret har en spesiell innbuktning i cellen. Den ser ut som en fure.
– Arten har den samme intracellul?re strukturen som excavater. Og den har den samme utveksten som am?ber til ? fange maten med. Det betyr at arten kombinerer to kjennetegn fra hver sin stamgren av de eukaryote hovedgruppene. Det gir oss ekstra st?tte for at arten fra ?s tilh?rer en urgammel gruppe. Kanskje er den avledet av forfedrene til b?de excavatene og am?bene? Sp?r Shalchian-Tabrizi.
Urdyret ble oppdaget allerede i 1865, men det er f?rst n?, takket v?re sv?rt avanserte genanalyser, at forskerne skj?nner hvor betydningsfull arten er for livets historie p? Jorda.
Dyrker urdyret i enorme mengder.
Dag Klaveness har, sammen med stipendiat Jon Br?te, klart ? dyrke opp arten i store mengder. Ingen har gjort dette f?r. Klaveness har de siste 40 ?rene spesialisert seg p? ? dyrke organismer som er vanskelige ? dyrke eller som det er vanskelig ? isolere fra andre arter.
Dyrkingen er viktig for ? kunne kartlegge genene til skapningen. Det trengs mer enn noen f? eksemplarer til en gentest. Forskerne har v?rt n?dt til ? ale opp store mengder. Arbeidet er krevende og har tatt mange m?neder.
Yndlingsmaten til urdyret er gr?nne alger, men ettersom b?de urdyret og gr?nne alger er eukaryote arter, det vil si arter med ekte cellekjerner, er det lett ? forveksle genene til urdyret og til maten i gensekvenseringen. Klaveness har derfor valgt ? fore urdyret med bl?gr?nne bakterier, som genetisk er veldig forskjellige fra urdyret. Bl?gr?nne bakterier er ikke akkurat yndlingsretten, men urdyret f?r bare valget mellom ? spise eller d?. Bl?gr?nne bakterier er prokaryote, alts? arter uten membraner og ekte cellekjerner. Da kan forskerne skille mellom genene til urdyret og maten i gensekvenseringen.
I laboratoriet har Klaveness flere dunker med urdyret. Algeblandingen synker til bunns. Urdyret dukker ned n?r det har lyst til ? spise. N?r forholdene er som best, deler de seg annet hvert d?gn. Men med bl?gr?nne bakterier p? menyen, som er like kjedelig som om du bare fikk gulr?tter i flere m?neder og intet annet, vokser urdyrene mye langsommere.
N?r urdyrene har formert seg nok, blir de sentrifugert ut og gensekvensiert. S? blir genene sammenlignet med tilsvarende gensekvenser fra andre arter.
– Vi har gensekvensiert 300 000 biter av genomet (den samlete arvemassen), men vi vet fortsatt ikke hvor stort genomet er. Vi leter forel?pig bare etter de viktigste delene, forklarer Kamran Shalchian-Tabrizi.
40 ?RS ERFARING: Professor Dag Klaveness har de siste 40 ?rene spesialisert seg p? ? dyrke opp mikroorganismer. Det trengs store mengder for ? kunne kartlegge genene. Foto: Yngve Vogt
Spor fra urtiden.
Problemet er at DNA-sekvenser endrer seg mye over tid. Deler av DNA-et kan ha blitt visket bort i ?renes l?p. Ettersom urdyret er en sv?rt gammel art, trengs ekstra mye geninformasjon.
– Ofte er det slik med s? gamle organismer at fellestrekk med andre kjente arter har blitt visket bort fra DNA-sekvensen p? grunn av lang tids mutasjoner. Du kan sammenligne det med asfaltering. Hvis du asfalterer en vei mange nok ganger, ser du ikke lenger brosteinene. Man m? derfor samle sammen store gensekvenser for ? finne felles spor fra urtiden.
Stipendiat Sen Zhao st?r bak de omfattende, statistiske beregningene. For ? beregne slektskapet har de brukt informasjon fra forskergruppens egen Bioportal, i 澳门葡京手机版app下载 med tungregnegruppen ved Universitetet i Oslo.
L?ser evolusjon?re g?ter.
Kamran Shalchian- Tabrizi forteller at livets tre kan gi fundamentale svar p? store g?ter i evolusjonen.
– For ? forst? hvordan en art er i dag, m? vi skj?nne hvordan den genetisk har endret seg. Med livets tre kan vi forklare cellul?re endringsprosesser ved ? koble genom og morfologi (utseende) med levesett.
Shalchian-Tabrizi ?nsker blant annet ? bruke urdyret til ? unders?ke n?r fotosyntesen oppstod blant de eukaryote organismene. Fotosyntesen skjer i kloroplasten. Kloroplasten var opprinnelig en frittlevende, bl?gr?nn bakterie. Hvis forskerne finner genrester av disse bakteriene i urdyret fra ?s, kan det tyde p? at fotosyntesen har oppst?tt tidligere enn antatt.
– Det er mange sannsynlige scenarier, men vi vet fortsatt ikke svaret, erkjenner Shalchian-Tabrizi.
Forskerne ?nsker ogs? ? stille seg sp?rsm?let om n?r andre egenskaper kom, slike som mitokondriene, som er energimotoren i cellene v?re.
Rense drikkevann i Japan.
De siste ?rene har forskere funnet noen tilsynelatende like eksemplarer av urdyret fra ?s i Japan og i S?r?st-Asia. En forsker fra Japan kom ens ?rend med et glass av arten til Oslo, for at Klaveness kunne dyrke den.
– Vi skal n? gensekvensiere disse stammene. For det er ikke sikkert at genene er like, selv om morfologien er lik, sier Klaveness.
Japanerne h?per at urdyret kan brukes til ? rense drikkevann for giftige, bl?gr?nne bakterier.
Fakta:
Urdyret fra ?s
- Mikroorganismen fra ?s er menneskets fjerneste slektning. Den er en av verdens eldste arter og er sv?rt vanskelig ? dyrke i et laboratorium.
- Den er 30 til 50 mikrometer lang og lever i mudderet p? sj?bunnen i ?rungen i ?s kommune.
- Genanalyser viser at den ikke tilh?rer noen av de fem hovedgrenene i livets tre.
- Organismen kan brukes som et teleskop inn i urtidens mikrokosmos.
Logg inn for ? kommentere