Overgangen til flercellete organismer er en av de aller st?rste og mest dramatiske forandringene i livets historie, forteller f?rsteamanuensis Kamran Shalchian-Tabrizi p? Institutt for biovitenskap ved Universitetet i Oslo. Forskergruppen hans har studert overgangen fra encellete til flercellete organismer og har n? funnet den genetiske forklaringen p? hvordan dette kunne skje.
Overgangen til flercellete organismer har bare skjedd noen f? ganger. De fire viktigste eksemplene er planter, dyr, sopp og tang og tare. Dessuten finnes det enkelte flercellete bakterier og ganske mange former for flercellete am?ber. Overgangene skjedde uavhengig av hverandre. Kamran Shalchian-Tabrizi har derfor stilt seg sp?rsm?let om det fantes elementer i ur-DNA-et som kunne f?re til flercellethet. Det har han n? f?tt bekreftet.
Omvendt av kreft
En av de store forskjellene p? encellete og flercellete organismer er celleveksten. Celleveksten er nesten uhemmet hos encellete organismer, s? lenge vekstbetingelsene er gode. Derimot kontrolleres cellene i flercellete organismer, slik at cellene skal kunne fungere i samspill med hverandre. Med ukontrollert cellevekst ville vi mennesker ha blitt enormt store. Cellene i flercellete organismer deler p? oppgavene og koordinerer aktiviteten med hverandre. For eksempel har menneskeceller ulike oppgaver avhengig av om cellene befinner seg i huden eller i indre organer.
– Vi har ?nsket ? skj?nne hvorfor cellene hektet seg sammen, hvordan dette kunne skje og hvilke endringer i DNA-strengen som gjorde 澳门葡京手机版app下载et mellom cellene mulig, og hvordan de begynte ? kommunisere for ? differensiere oppgavene sine.
Shalchian-Tabrizi sammenligner overgangen fra encellete til flercellete organismer med overgangen fra en kreftlivsform til en ikke-kreftlivsform.
Akkurat som encellete organismer deler kreftceller seg uhemmet.
– I og med at encellete organismer utgj?r den st?rste biodiversiteten p? jorda, er det mulig ? si at kreftlignende tilstander er den mest naturlige livsformen. Vi har med andre ord pr?vd ? forst? hva som skjedde da kreften ble temmet.
Slekt
Selv om stamfedrene til de flercellete organ-ismene har d?dd ut for lenge siden, har forskerne lett etter forklaringen ved ? sammenligne genene til de encellete artene som er mest i slekt med flercellete.
For ? kunne tolke hvorfra genene kommer, har forskerne analysert gener fra encellete organismer fra b?de plante- og dyreriket.
– Sp?rsm?let har v?rt om vi kunne finne spor etter disse genetiske komponentene hos encellete organismer eller om vi bare kunne se dem hos flercellete organismer.
L?sningen har v?rt ? koble genanalyse med evolusjon. Da kan biologene forst? rekkef?lgen p? hendelser.
– Vi kan da skj?nne hvilke gener som er gamle og nye og n?r gener oppstod og gikk tapt.
Genbiter
De encellete og de flercellete organismene har – forenklet sagt – de samme genetiske byggeklossene.
– For ? koordinere veksten og 澳门葡京手机版app下载et mellom cellene, var det n?dvendig at de genetiske
byggeklossene i visse gener hang sammen i en bestemt rekkef?lge.
Et gen best?r av flere biter. Hver av dem har en viktig rolle. I l?pet av overgangen til flercellete organismer er genbitene blitt flyttet rundt.
– Poenget v?rt er at genbitene var der lenge f?r cellene begynte ? 澳门葡京手机版app下载e, men at de var feil plassert. Du kan sammenligne dette med en kortstokk. Kortene var der p? forh?nd, men m?tte stokkes p? rett m?te. Men vi vet dessverre fortsatt ikke hvordan kortene ble stokket.
Det betyr: Genkoden for flercellethet l? allerede ferdigprogrammert hos encellete organismer.
Sakte endring
Overgangen fra encellethet til flercellethet har v?rt jevnere enn forskere har trodd.
– Vi liker ? sette grenser mellom dyr og ikke dyr, men n?r vi studerer dette molekyl?rt, ser vi en mer glidende overgang. Det er spennende. Forfedrene v?re hadde mange av de samme komponentene som vi forventer ? se i dyr. Noen av de encellete organismene hadde de spesielle genene i flere millioner ?r f?r de ble flercellete.
Viktig med perifer slekt
For ? forst? mer om hvilke gener som fantes i ur-DNA-et, har forskerne ogs? v?rt n?dt til ? analysere de organismene som er minst i slekt med alle andre arter p? jorda. Derfor er det mye omtalte og s?re urdyret fra ?s, Collodictyon, viktig. Urdyret lever i ferskvannsmudder og ble beh?rig omtalt som menneskets fjerneste slektning i Apollon i fjor.
– Hvis vi skj?nner slektskapet mellom oss og de fjerneste slektningene, kan vi n?ste oss ned til livets stamme og rekonstruere hvordan ur-DNA-et var bygd opp og hvordan egenskapene til organismene har forandret seg. Det forteller ikke bare noe om andre organismer vi knapt kan se, men ogs? noe om evolusjonen av oss mennesker.
100 gener
UiO-forskerne har analysert hundre gener til flere hundre arter. Selv om hundre gener h?res mye ut, er det bare en halv prosent av det fullstendige genomet.
– Vi forst?r funksjonen til de hundre genene veldig bra, men vi vet fortsatt ikke hva halvparten av genene gj?r. De kan ogs? ha viktige funksjoner. Den dagen vi kan studere det fullstendige genomet, har vi muligheten til ? forst? den genetiske basisen for alle organismer.
N?rmest i slekt
Shalchian-Tabrizi har samtidig f?tt sl?tt fast hvor dyr stammer fra.
Det har lenge v?rt allment kjent at encellete gr?nnalger er n?rmest i slekt med planter. Dyrenes slektskap har v?rt mindre sikker. Shalchian-Tabrizi kan n? gi en endelig bekreftelse p? at den encellete organismen krageflagellat-er er n?rmest i slekt med dyr.
Tunge beregninger
Selv om forskerne i denne runden bare har plassert hundre arter p? slektskapstreet, er antall mulige kombinasjoner i slektstreet st?rre enn antallet atomer i universet.
De flercellete organismene er kronen p? slektskapstreet, mens den store stammen best?r av de encellete.
Beregningene har v?rt s? tunge at de ville ha tatt 20 ?r p? en vanlig PC. Biologene m?tte derfor ty til tungregnemaskinen p? UiO.