Our website does not support Internet Explorer.

To get the best experience on our website and of our content, please use a more modern browser like Edge, Chrome, Safari or similar.

Flercelligt liv uppstod 25 gånger

Steget från encellighet till flercellighet är en av de största bedrifterna i livets historia. Men ny forskning avslöjar att encelliga ­organismers gener gör steget lekande lätt – så lätt att de har gjort det om och om igen.

Jose Manual Canete

En grupp algceller klamrar sig fast vid varandra i en tätt packad, kulformad klump. Sedan faller kulan isär. De enskilda delarna driver bort och börjar var för sig att bilda nya stora, kulformade klumpar. De tidiga encelliga algerna har utvecklat en form av primitivt flercelligt liv.

Men detta viktiga evolutionära steg tog inte miljontals år utan blott 350 dagar – och det skedde i ett amerikanskt laboratorium.

Forskarna bakom försöket som gjordes 2017 kunde tvinga en encellig grönalg att bli flercellig genom att utsätta den för ett glupskt rovdjur: En encellig så kallad ciliat, som lever på alger.

Ciliatens närvaro innebar att alger som uppvisade tendenser att klumpa ihop sig hade dubbelt så stor chans att överleva som deras ensamma släktingar.

När den encelliga grönalgen Chlamydomonas utsattes för det mikroskopiska rovdjuret Paramecium utvecklade algen snart flercellighet. Den nya flercelliga formen hade omkring 2,5 gånger större chans att överleva rovdjurets angrepp än den gamla encelliga formen.

© Boyd et al

Övergången till flercellighet är en av de viktigaste händelserna i livets historia, men försöket med algerna visar att steget är förvånansvärt lätt att ta.

Fossil och dna har avslöjat att livet på jorden har tagit steget minst 25 gånger – och troligtvis betydligt fler än så. Nu är forskarna nära att förstå varför encelliga organismer är som gjorda för att samarbeta.

Flercellighet dröjde

I stort sett alla de livsformer som du ser i din vardag är flercelliga. Det gäller dig själv, koltrasten utanför fönstret, blommorna i krukan och svamparna i skogen. En del flercelliga organismer är extremt enkla – de består av celler som har samlats i en sorts permanent koloni. Andra, som exempelvis du själv, är långt mer avancerade.

De kännetecknas bland annat av att de kan utveckla en ny, färdig avkomma utifrån könsceller. Och deras enskilda celler är högspecialiserade, trots att varje cell innehåller exakt samma dna.

Specialisering betyder att celler utvecklas för att sköta speciella uppgifter – nervcellerna skickar exempelvis elektriska signaler tvärs genom organismen, och immuncellerna ger skydd mot sjukdomar. Landväxter och flercelliga svampar har ofta mellan tio och 20 olika celltyper, medan djur – inklusive människor – har upp till 200.

Forskare har tittat noggrant på den stora mångfalden av flercelliga organismer på jorden i dag och upptäckt att de har utvecklat sin flercellighet oberoende av varandra.

Flercellighet ger organismer en del uppenbara fördelar. De kan jaga, fly och förflytta sig effektivt, så att de kan söka upp en optimal livsmiljö. Men flercellighet har inte alltid existerat och forskarna vet inte exakt när den första flercelliga organismen uppstod.

Vissa fynd tyder på att mycket enkla versioner existerade redan för mellan två och tre miljarder år sedan. Dessa organismer var troligen grupper av löst samarbetande celler som påminner mer om algförsökets klumpar än om djur, växter och svampar.

Det första avancerade flercelliga livet såg troligen dagens ljus för mellan 750 och 660 miljoner år sedan. Vid den tiden hade encelliga livsformer regerat på jorden i mer än tre miljarder år.

Den långa väntetiden tyder på att övergången var svår, men den slutsatsen överensstämmer inte med andra bevis.

© Masahiro Miyasaka

Forskarna har noga studerat den enorma mångfalden av flercelliga organismer på jorden i dag och upptäckt att de har utvecklat sin flercellighet oberoende av varandra. Växter, djur och svampa har utvecklats från tre olika encelliga förfäder.

Och bland rödalger, grönalger, brunalger och kiselalger har flercellighet uppstått minst fem gånger. Dagens flercelliga liv kan spåras tillbaka till minst 25 olika encelliga förfäder – och siffran ligger troligen i själva verket över 50.

Nu jagar forskarna svaret på varför det tog tre miljarder år för denna enorma explosion av flercelligt liv att ta fart.

Livets träd

Flercelliga organismers gener avslöjar att många av dem har utvecklat sin flercellighet oberoende av varandra.

Alger ändrades självständigt

Växter och flercelliga alger, som ofta kallas tång, har uppstått från en rad olika encelliga alger. Många av dessa alger var inte särskilt nära besläktade med varandra.

Flercellighet uppstod minst: Nio gånger.

Svampar var en enda röra

Slemsvampar, algsvampar, högre svampar och flera andra organismer klassificerades tidigare som svampar. I dag vet vi att de utvecklades från olika encelliga förfäder.

Flercellighet uppstod minst: Sex gånger.

Djur tog steget en gång

Djur – ända från den enklaste maneten till den största valen – kommer högst sannolikt från en enkel organism som utvecklade flercellighet för omkring 800 miljoner år sedan.

Flercellighet uppstod minst: En gång.

Celler bildar enkla kolonier

Protister – ett äldre ord för alla de organismer som varken är växter, djur, svampar eller bakterier – har flera gånger utvecklat flercellighet, exempelvis i form av fjäderformade kolonier.

Flercellighet uppstod minst: Fem gånger.

Bakterier odlar små blommor

Bakterier och de så kallade arkéerna är vanligtvis encelliga, men en del – bland annat myxobakterierna – kan ansamlas i blomliknande strukturer som är syn­liga med blotta ögat.

Flercellighet uppstod minst: Fyra gånger.

Fiender skapade sammanhållning

Under de första tre–fyra miljarder åren av planetens historia var jordens syrenivå betydligt lägre än i dag. Först för 850 miljoner år sedan steg nivån – kort innan flercelligt liv på allvar började få fotfäste.

Detta sammanträffande har fått en del forskare att föreslå att den låga syrenivån höll tillbaka flercelligt liv. Det tror däremot inte den brittiske paleontologen Nicholas Butterfield.

Enligt honom kunde flercelliga organismer lätt ha kringgått syrebristen genom att pumpa vatten över en yta som kan ta upp syret – precis som i gälarna hos fiskar.

I stället tror Butterfield på att avancerat flercelligt liv dröjde på grund av att övergången krävde en omfattande förändring av cellernas koordinationsförmåga.

I organismer som vi själva leder denna förmåga till att varje enskild cell producerar rätt proteiner vid rätt tidpunkt.

Den säkerställer att våra celler kan sköta olika uppgifter trots att de har samma dna, att de slutar dela sig när tillväxt inte längre är nödvändig och att en del av dem begår självmord för gruppens överlevnad.

Video: Så fördelar dina celler arbetet

Övergång till bättre koordination var svår och det förklarar varför flercellighet dröjde – men inte varför den plötsligt uppstod flera gånger i olika organismer.

Svaret på den frågan är troligen att den svåra övergången inte är så svår när rätt evolutionära motivation finns. Fördelen med flercellighet är främst att den skyddar mot rovdjur.

Men under de första tre miljarder åren av livets historia var rovdjuren små och enkla – det fanns ingen press på livet att bli flercelligt. Men för cirka 800 miljoner år sedan uppstod ett mer avancerat rovdjur, vilket fick ett stort antal andra organismer att klumpa ihop sig i självförsvar.

© Jose Manual Canete

Under en kort period lyckades flera olika grupper ta steget till flercellighet och den amerikanska biologen Nicole King har eventuellt hittat svaret till varför det gick så snabbt.

Genom att undersöka så kallade kragflagellater har King och hennes kolleger upptäckt att encelliga organismer besitter versioner av många av de gener som är oumbärliga för vår egen flercellighet: Gener som ser till att våra celler sitter ihop med varandra, kan kommunicera med varandra eller begå självmord för att undvika cancer och andra sjukdomar som hotar gemenskapen.

I de encelliga organismerna används generna till andra uppgifter, som exempelvis att fånga föda eller förnimma omvärlden, men det krävs bara små förändringar för att ändra deras funktion.

Celler är skapade för att samarbeta

Ett flertal proteiner ser till att vår kropp hänger ihop och att våra celler arbetar tillsammans som en helhet. Men mikroskopiska så kallade kragflagellater har avslöjat att proteinerna även finns i encelliga organismer. Och där tjänar de ett helt annat syfte.

Encelliga organismer har alltså redan alla verktyg de behöver för att bli flercelliga och därför har flercellighet uppträtt om och om igen.

Sedan våra egna förfäder tog steget har de justerat sina gener under miljontals år, så att vår kropp nu har uppnått en ofattbar koordination mellan varenda en av dess 38 biljoner celler. Men forskare har upptäckt att vi då och då upplever tillbakagångar till det encelliga stadiet.

Tillbakagång förklarar cancer

Australiensiska forskare med biologen David Goode i spetsen studerade 2017 hur aktiviteten hos ett antal gener i cancerceller avvek från normen.

Goode avslöjade att de gener som har förändrats minst sedan vårt encelliga upphov är mycket aktiva i cancerceller. Samtidigt har de gener som är mer utvecklade inaktiverats i cancercellerna.

Slutsatsen är att cancer uppstår när mutationer bryter ned de mekanismer som säkerställer cellernas koordinationsförmåga – och i stället främjar de själviska mekanismer som är nödvändiga för en encellig organism.

© Shutterstock

Cancer är en övergång från fler- till encellighet, och cancercellerna uppför sig som encelliga snyltare som angriper vår kropp.

En del sällsynta cancerformer, exempelvis den så kallade Stickers sarkom som drabbar hundar, kan även sprida sig från en kropp till en annan via sexuell kontakt – som exempelvis gonorré och andra bakterier.

Forskare har på senare år förstått mycket mer om hur våra förfäder övergick från encellighet till flercellighet.

Men det står nu klart att deras upptäckter kan ge oss mer än enbart kunskap om urtiden: De kan hjälpa oss att förstå hur våra celler kan återgå till encellighet och därmed bidra till framtidens behandlingar mot cancer.

Läs också:

Evolution

Livet uppstod i en vattenpöl

13 minuter
Evolution

Forskare skriver om livets historia

3 minuter
Evolution
Evolution

Evolutionen går baklänges

14 minuter

Logga in

Ogiltig e-postadress
Lösenord behövs
Visa Dölj

Redan prenumerant? Prenumererar du redan på tidningen? Klicka här

Ny användare? Få åtkomst nu!

Nollställ lösenord.

Skriv in din e-postadress, så skickar vi anvisningar om hur du återställer ditt lösenord.
Ogiltig e-postadress

Kontrollera din e-post

Vi har skickat ett e-postmeddelande till med instruktioner om hur du återställer ditt lösenord. Kontrollera ditt skräppostfilter om meddelandet inte har kommit.

Uppge nytt lösenord.

Skriv in ett nytt lösenord. Lösenordet måste ha minst 6 tecken. När du har upprättat ditt lösenord blir du ombedd att logga in.

Lösenord behövs
Visa Dölj