I mer enn én milliard ?r r?det bakterier og arkebakterier p? Jorda. De kalles prokaryote fordi de alle var encellete organismer uten cellekjerner. De klarte seg utmerket uten alle oss avanserte og flercellete vesener rundt seg. De formerte seg og jafset og drepte hverandre i beste vellyst.
En dag skjedde det noe stort. Arkebakteriene, som levde under ekstreme forhold, fikk noen n?re encellete slektninger som ble kalt eukaryote celler. Den store forskjellen fra bakteriegjengen var at disse nyskapningene var celler med cellekjerner, noe du kan lese mer om i starten p? denne temautgaven av Apollon.
Biologene ynder ? kalle de encellete, eukaryote skapningene for protister. Protistene klarte seg utmerket i sin ensomme tilstand. Men etter lang tid skjedde det atter en banebrytende hendelse i evolusjonen. Noen encellete organismer slo seg sammen og dannet flercellete organismer. Uten denne mirakul?se endringen i livets utvikling ville vi mennesker aldri ha sett dagens lys.
Mens encellete organismer m? ta seg av alle oppgavene sine i den ene cellen de har f?tt til r?dighet, er cellene i flercellete dyr spesialiserte med ulike oppgaver. Selv om alle cellene i de flercellete dyrene inneholder n?yaktig de samme genene, koordinerer cellene seg imellom hvilke gener som skal brukes hvor.
– Selv om overgangen fra encellete til flercellete organismer er en stor, evolusjon?r hendelse, har denne overgangen skjedd flere ganger – uavhengig av hverandre. Dyr, planter og sopp er fra tre slike hendelser, forteller forsker Jon Br?te p? Institutt for biovitenskap ved Universitetet i Oslo.
Eldst
Jon Br?te bruker n? avanserte, molekyl?rbiologiske metoder til ? lete etter forskjeller og likheter mellom encellete og flercellete dyr.
Ved ? sammenligne genene kan han finne ut av n?r de enkelte genene oppstod og hvilke gener som er unike for de flercellete dyrene.
For ? finne ut av dette er det lurt ? vite hvilket dyr som var f?rstemann p? Jorda. Her strides forskerne. Var det svamper eller ribbemaneter?
Man har lenge tenkt at svamper var det f?rste dyret. Skapningen er sv?rt enkel. Den er bare hakket mer avansert enn en pose med hull i.
For noen ?r siden sekvenserte forskere arvematerialet til ribbemaneten. De kunne da sl? fast at ribbemaneten er den eldste slektningen v?r.
– Det skapte furore. I motsetning til svamper har ribbemaneten b?de muskler og nerver. Hvis ribbemaneten oppstod f?r svamper, m? evolusjonen ha g?tt baklengs. Da m? svamper ha tapt b?de muskler og nerver underveis. Siden den gangen har det kommet artikler om dette hvert eneste ?r.
Bofellesskap
Et av de store sp?rsm?lene hos biologene er overgangen fra encellete organismer som begynte ? sl? seg sammen, til flercellete organismer. Her har biologene studert noen typer protister, som verken er dyr, planter eller sopp.
Den f?rste forsiktige starten p? flercellethet var bofellesskap, der protistene holdt sammen som i et kollektiv, men uten cellul?r kontakt med hverandre.
Forskere avdekker n? at protisten krageflagellater hadde en evolusjonsfordel av ? danne bofellesskap. Krageflagellaten er en av de n?rmeste slektningene til dyr og fikk navnet fordi den b?de har krage og en lang hale, kalt flagell, som den fanger bakterier med.
– N?r krageflagellatene g?r sammen i en koloni, kan hvert enkelt individ spise flere bakterier enn n?r de spiser alene. Hvis det ene individet mister en bakterie, kan det neste lettere f? tak i den.
Denne 澳门葡京手机版app下载sformen kan ha v?rt forl?peren til flercellete organismer.
Akkurat som oss avanserte dyr har protistene flere livsstadier.
– Vi har krageflagellater som kan veksle mellom forskjellige stadier. De kan v?re encellete og danne kolonier, og de kan danne et slags fr?stadium, akkurat som kj?nnscellene v?re. Flercellet liv kan ha oppst?tt ved at disse fasene har begynt ? 澳门葡京手机版app下载e, men dette er fortsatt bare en spekulasjon.
Uansett: Encellethet er fortsatt et viktig stadium for flercellete organismer.
Ogs? vi mennesker skal gjennom de encellete stadiene – s?dceller og det encellete, befruktede egget – f?r vi blir til en flercellet organisme.
Leter etter unike gener
Det har v?rt et m?ysommelig arbeid ? lete etter de unike genene som er selve symbolet p? flercellete organismer.
F?r menneskets genom ble avdekket har forskere tenkt seg at det skjedde en enorm, genetisk overgang da livet utviklet seg fra encellet til flercellet.
Det stemmer ikke.
Da forskerne startet DNA-sekvenseringen av dyr, fant de fort ut at det er en helt bestemt type gener som styrer hvordan celler skal kommunisere seg imellom og hvordan cellene skal fordele arbeidet sitt. Disse genene fantes hos alle dyr og har endret seg lite gjennom evolusjonshistorien.
Forskerne tenkte derfor at disse genene var unike for dyr.
Uheldigvis datt teorien sammen da forskerne ogs? sekvenserte DNA-et til krageflagellater.
– Mange av de genene som dyreceller bruker til ? kommunisere med hverandre, finnes ogs? hos protister.
Et eksempel er de gener som oversetter de kjemiske signalene i reseptorene til genetiske koder. En reseptor kan sammenlignes med en mottaker.
– Encellete dyr m? oppfatte verden rundt seg, s? genetisk sett er de vel s? avanserte som dyr.
Mens dyr har et rikt utvalg av reseptorer som enten peker inn i cellen eller mellom celler, har protistene et tilsvarende repertoar av reseptorer som peker ut av cellene.
Poenget er at de genene som skaper de ulike celletypene hos dyr, allerede fantes f?r dyrene var skapt.
– Det er ikke n?dvendigvis slik at det kom s? mange nye gener da dyrene oppstod, men at det oppstod nye kombinasjoner av gener eller nye m?ter ? bruke genene p?. Du kan sammenligne dette med ? spille kort. M?ten du bruker dem p?, avgj?r hvordan spillet utvikler seg, poengterer Jon Br?te.
Han har derfor stilt seg sp?rsm?let om overgangen fra encellet til flercellet liv kanskje ikke var s? stor som man tidligere har trodd.
– Mangfoldet av gener i flercellete dyr er nesten det samme som i encellete protister. Det er ikke der vi finner svar p? hva som skiller oss fra dem.
S?ppel-DNA
Ettersom Jon Br?te ikke har funnet de genene som er s?regne for flercellete organismer, har han i stedet pr?vd ? unders?ke om det er andre deler av DNA-strengen som skiller dyr fra de encellete slektningene v?re.
For ? komme i m?l har Jon Br?te sett p? det som kalles ikke-kodende DNA, popul?rt kalt for s?ppel-DNA.
For ? skj?nne dette m? Apollon gi deg en lynkjapp innf?ring p? noen f? setninger. Arvestoffet v?rt – genomet – best?r av DNA-strenger som inneholder alle genene v?re. Genene er koder for proteiner.
N?r et gen skal utf?re en handling, dannes f?rst en kopi av genet som best?r av RNA. Dette RNA-et kan kalles en budbringer. RNA transporteres til det stedet i cellen der handlingen skal utf?res. Der danner det et protein som utf?rer selve jobben.
S?ppel-DNA er den delen av DNA-strengen v?r som ikke er gener. De er dermed ikke koder for hvilke proteiner som skal dannes og hva de skal gj?re.
Overraskende best?r brorparten av DNA-et v?rt av s?ppel-DNA.
– Ideen er at det ligger mange gamle rester og utd?dde gener i DNA-strengen v?r.
De siste ?rene har forskerne funnet mange uforklarlige RNA-molekyler hos h?yerest?ende dyr.
– Vi har stilt oss sp?rsm?let om dette er unikt for dyrene, eller om disse genetiske elementene oppstod allerede hos encellete dyr.
En type RNA som dannes fra s?ppel-DNA, kalles mikro-RNA (miRNA). – De er med p? ? regulere hvordan genene skal brukes.
Det finnes tusenvis av ulike mikro-RNA-er. De er veldig korte – bare dr?ye tjue basepar lange. De utvikler seg raskt. Det er derfor veldig vanskelig ? sammenligne mikro-RNA mellom arter.
– Jo lenger opp i dyrerekken du kommer, desto flere mikro-RNA finnes.
Mikro-RNA kan regulere andre gener. Noen kan regulere flere gener, og noen kan g? sammen om ? regulere ett gen.
Kombinasjonsmulighetene er enorme.
– Tanken v?r er at et ?kt antall av mikro-RNA ?ker variasjonen i hvordan genene kan brukes.
Mikro-RNA er tidligere aldri blitt funnet hos de encellete slektningene til dyrene. Sammen med kolleger har Jon Br?te n? funnet de f?rste bevisene p? at mikro-RNA ogs? finnes hos en bestemt type encellete fiskeparasitter.
– Det betyr at mikro-RNA heller ikke er unikt for flercellethet.
Mysterium
Som om dette ikke er nok, finnes det ogs? mange lange RNA-tr?der i celler. De kalles lncRNA, som st?r for long non-coding RNA. Tr?dene kan v?re opptil mange tusen basepar lange.
– Vi vet bare funksjonen til noen f? av dem. De har alle avgj?rende funksjoner i cellen, slik som ? kontrollere hele kromosomer.
Det er gjort lite forskning p? lncRNA, men n? har Jon Br?te studert dem hos svamper og ribbemaneter.
– Vi har klart ? avdekke at de sannsynligvis spiller en rolle under kroppsutviklingen hos ribbemaneter og svamper, de to enkleste formene for dyr. Det kan bety at heller ikke lncRNA er forbeholdt avansert liv.
Omvendt av kreft
Den nye forskningen til Jon Br?te er ikke bare av akademisk interesse. Den kan ogs? hjelpe kreftforskerne.
– Kreft kan sees p? som det omvendte av flercellethet. En kreftcelle som bryter ut av kroppens fangerskap, vil ikke v?re med p? dette rigide regimet lenger. De vil heller dele seg fritt. Kreftcellen ligner p? protister, fordi de kan dele seg s? mye de vil. Det betyr at kreftceller reverserer flercelletheten. Overgangen fra encellethet til flercellethet er derfor det motsatte av livet til en kreftcelle, som g?r fra flercellet til en encellet organisme.
Den nye forskningen p? hvordan flercellete organismer ble til, kan derfor ?ke forst?elsen av hvorfor vi f?r kreft.
Kreftcellen har det samme arvestoffet som alle de andre cellene i kroppen, men det er kontrollen over genene som forsvinner. Sp?rsm?let er hvorfor kroppen mister kontrollen over disse cellene.
– Vi h?per derfor at forskningen v?r p? miRNA og lncRNA kan hjelpe kreftforskerne videre, forteller Jon Br?te.