Genombrott: Forskare hittar planetens första djur

Det faktum att planetens första djur tycktes ha uppstått ur tomma intet, utan spår av någon tidigare evolution, vållade Darwin stort huvudbry. Nu har gåtan lösts. Forskarna har hittat djurens bisarra förfäder.

Det faktum att planetens första djur tycktes ha uppstått ur tomma intet, utan spår av någon tidigare evolution, vållade Darwin stort huvudbry. Nu har gåtan lösts. Forskarna har hittat djurens bisarra förfäder.

Claus Lunau

Det har länge plågat honom, men han har inget val. Charles Darwin måste ta itu med det största hotet mot sin omhuldade evolutionsteori.

Förtvivlad doppar han pennan i bläckflaskan och skriver: ”På frågan varför vi inte hittar några fossil från de tidigaste perioderna kan jag inte ge något tillfredsställande svar.”

Orden står i ett av naturvetenskapens viktigaste verk, Om arternas uppkomst. Darwin uppfattade problemet, som senare kom att bli känt som ”Darwins dilemma”, som ett starkt argument mot sin egen teori.

Enligt Darwins teori utvecklades organismerna långsamt under miljontals år, men på hans tid visade fossilen att planetens många djurgrupper uppstod plötsligt, och i mer eller mindre färdig form, under den så kallade kambriska explosionen för cirka 541 miljoner år sedan.

Forskarna kände inte till ett enda djurfossil som var äldre än den geologiska perioden kambrium.

Charles Darwin

Darwin ansåg att planeten borde ha myllrat av liv även före den geologiska perioden kambrium – om hans teori nu stämde. På den tiden såg dock fossilen ut att motbevisa hans påstående.

© Julius Jääskeläinen

Om Darwins teori stämde borde djuren ha uppstått i jämn takt med början långt före kambrium.

Ända sedan dess har avsaknaden av äldre djurfossil plågat forskarna. Men nu är det slut med det.

En rad nya fynd och studier har äntligen gett oss den pusselbit som Darwin saknade. De visar för första gången hur bisarra planetens första djur faktiskt var.

Bisarra djur härskade på jorden

Kambrium är en av de viktigaste geologiska perioderna för livets utveckling på jorden. Forskarna har under lång tid betraktat perioden som en övergång mellan två skilda världar, en som dominerades av enkla encelliga organismer och en med mängder av djur.

Sett ur ett nutida perspektiv hade många av den kambriska periodens djur ett bisarrt utseende. Djuret Hallucigenia såg till exempel ut som en mask med långa ben och taggar på ryggen, medan det besynnerliga djuret Opabinia hade fem ögon och en snabelliknande arm som det fångade sina byten med.

Även djuren i näringskedjans topp såg helt annorlunda ut än i dag. Rovdjuret Anomalocaris påminde om en jättelik räka med tentakler, fenor och en mun som en ananasskiva.

”Om min teori stämmer är det odiskutabelt så att världen myllrade av levande varelser redan innan de äldsta kambriska klippformationerna bildades.” Charles Darwin

Trots deras egendomliga drag är emellertid de kambriska djuren igenkännbara. Många av dem har drag som återfinns hos nu levande djur. Forskarna tror att det under kambrium levde representanter för nästan alla överordnade djurgrupper som finns i dag, däribland maneter, blötdjur, kräftdjur och ryggradsdjur.

Hallucigenia är en förfader till de så kallade klomaskarna, medan Opabinia och Anomalocaris är närbesläktade med kräftdjuren. Vår egen grupp, ryggradsdjuren, representerades bland annat av det fiskliknande släktet Myllokunmingia.

Den stora kambriska mångfalden i kombination med avsaknaden av fossil från tiden före kambrium fick till Darwins stora förtret forskarna att tro att planetens djurliv hade uppstått i en plötsligt explosion i stil med Bibelns skapelseberättelse.

När forskarna slutligen kom på andra tankar låg Darwin dessvärre sedan länge i sin grav.

Revolutionen föregick explosionen

På 1940-talet och under de därpå följande årtiondena hittades en lång rad fossil från den geologiska perioden före kambrium, som fick namnet ediacara.

De nya fynden hade potential att lösa Darwins dilemma, men i stället ledde de till total förvirring.

Fossilen kom nämligen från varelser som var så märkliga att alla försök att identifiera dem misslyckades.

Djur från den geologiska perioden kambrium: Anomalocaris, Opabinia och Hallucigenia.
© Shutterstock

Darwin genomskådade livets historia

Djuren blev till på bråkdelen av en sekund under den geologiska perioden kambrium, ett säkert bevis på Guds inblandning och en nagel i ögat på Darwin. Så framstod det på 1800-talet, men ny forskning ger nu stöd åt Darwins teori.

3,9 miljarder år sedan: Livet uppstår i en vattenpöl

När Darwin år 1871 lade fram sin teori om att livet uppstod i ”en varm liten sjö” kom han troligen rätt nära sanningen. Ny forskning tyder nämligen på att planetens första organismer uppstod i vulkaniska vattenpölar för cirka fyra miljarder år sedan.

Livet uppstod i en vattenpöl
© Claus Lunau & Shutterstock

650 miljoner år sedan: Gåtfulla djur ser dagens ljus

Darwin visste att djuren måste ha uppstått långt före de äldsta fossilen som forskarna då kände till. Nya dna-analyser ger honom rätt. Djuren uppstod för 850–650 miljoner år sedan. Definitiva djurfossil från den tiden saknas dock fortfarande.

Primitiva svampdjur
© Shutterstock

550 miljoner år sedan: Mystiska djur härskar planeten

På 1940-talet, efter Darwins tid, dök det upp fossil av märkliga varelser som levde före den geologiska perioden kambrium. I årtionden har forskarna diskuterat dessa varelsers identitet. Nu har nya studier slagit fast att flera av dem faktiskt var djur.

Dickinsonia var ett tidigt släkte
© Shutterstock

541 miljoner år sedan: Välkända djur tar över havet

Forskarna på Darwins tid, som kände till många olika djur från den geologiska perioden kambrium, trodde att alla djurgrupper hade uppstått plötsligt under denna period. I dag anses kambrium bara vara ett av många steg i djurens utveckling.

Hallucigenia levde under kambrium
© Shutterstock

Ett av dessa djursläkten var Charnia, som såg ut som ett blad som låg på havsbottnen. Dess form fick vissa forskare att tro att det rörde sig om en alg, medan andra menade att Charnia var en svamp och åter andra att det var ett djursläkte.

Ett annat släkte, Dickinsonia, hade arter som såg ut som räfflade pannkakor. I deras fall kunde forskarna inte ens enas om huruvida det rörde sig om flercelliga organismer eller jättelika encelliga amöbor.

Ända fram till i dag har det rått förvirring kring varelserna under perioden ediacara, men nu börjar pusselbitarna falla på plats.

År 2018 lyckades biologen Ilya Bobrovskiy och hans kollegor konstatera släktet Dickinsonias identitet med hjälp av en ny sorts analys.

Forskargruppen studerade fossil och letade efter rester av organiska ämnen, steroider, som till skillnad från dna och proteiner finns kvar i hundratals miljoner år. Sammansättningen av steroider var mycket speciell och förekommer i dag endast hos djur.

Otvetydiga kännetecken för djur dök upp även i andra fossil. En grundlig analys av fossil av släktet Charnia visade ett tillväxtmönster som överensstämmer med dem hos djur. Även organismer av familjen Cloudinidae har visat sig ha tarmsystem.

Dessa studier, som för första gången har gett oss en klar bild av hur djuren omedelbart före den geologiska perioden kambrium såg ut, innebär ett stort genombrott för forskningen om djurens utveckling.

Och nu låter nyligen upptäckta fossil oss blicka ännu längre tillbaka i tiden.

Spår avslöjar de tidigaste djuren

De tidigaste djuren utgjordes huvudsakligen, kanske till och med enbart, av mjukvävnad. Därför bevarades ytterst sällan deras kroppar som fossil. Djur kan dock lämna efter sig annat än sin kropp.

I berg som en gång i tiden var havsbotten har forskare hittat egendomliga spår från urgamla djur, som ger oss information om både djurens beteende och anatomi.

En U-formad gång med en öppning i vardera änden skapades till exempel troligen av en maskliknande varelse. Djuret stack upp huvudet ur den ena öppningen för att inta föda och syre, medan baken stack upp ur den andra öppningen för att utsöndra avföring.

Det säger forskarna att djuret hade en fram- och en baksida med ett mellanliggande tarmsystem, anatomiska drag som var nyskapelser hos de tidiga djuren.

En annan nyskapelse var rörelseförmågan, som öppnade för helt nya möjligheter och spelade en viktig roll för den explosion av nya djurarter som uppstod under kambrium.

Djurs rörelser kan lämna spår efter sig i havsbottnens sand och genom att studera hur spåren förändras över tid kan forskarna få en bild av hur djuren utvecklades. Under loppet av kambrium blev spåren större, djupare och mer komplexa, vilket avspeglas i fossil från den geologiska periodens djur.

Rörelseförmågan uppstod dock före kambrium. Under senare årtionden har forskare hittat spår i Australien som är från den geologiska perioden ediacara.

Spåren gjordes troligen av några av de första djuren som kunde röra sig, men än så länge har forskarna inte hittat några fossil av själva djuren. Men nu har det förändrats.

Planetens första djur, Ikaria wariootia

År 2020 beskrev forskarna avtryck av djuret Ikaria wariootia. Skanningar av avtrycken visar att djuret var cirka en halv centimeter långt och droppformat.

© Scott d Evans et al./PNAS

År 2020 offentliggjorde en forskargrupp vid University of California i USA ett fynd av både ett spår och det djur som lämnat efter sig spåret under den geologiska perioden ediacara för över 555 miljoner år sedan. Det maskliknande djuret, som bara var två–sju millimeter långt, fick namnet Ikaria wariootia.

Djuret var ett av de första som utvecklade välbekanta kännetecken för djur, bland annat ett huvud, en bak och ett mellanliggande tarmsystem – samt en kropp där vänster och höger sida är symmetriska.

Ikaria wariootia är jämngammal eller kanske till och med något äldre än släktena Dickinsonia och Charnia, men dess kropp var mer utvecklad. Spåren efter djuret visar att det rörde sig med hjälp av så kallad peristaltik, som troligen åstadkoms av en rad muskler längs kroppen. Samma sätt att ta sig fram används av vår tids daggmaskar.

Spåren går in i och ut ur rester av större organismer, som masken själv var för liten för att kunna döda. Djuret var alltså troligen en asätare.

Nytt fossil slår alla rekord

Långt om länge har ediacaras egendomliga djur bevisat Darwins teorier.

Slutpunkten i utforskningen av djurens uppkomst har dock knappast ännu satts. Ikaria wariootia är ett drygt 555 miljoner år gammalt djur, men genetiska analyser visar att planetens djur sannolikt uppstod långt tidigare än så.

Flera forskargrupper har räknat på de genetiska skillnaderna mellan planetens nu levande djur och beräknat i vilken takt nya skillnader uppstår. De uppskattar att den äldsta gemensamma förfadern till dagens alla djur levde för mellan 850 och 650 miljoner år sedan.

Om det stämmer saknar forskarna fortfarande spår från hundratals miljoner år av djurens utveckling.

Forskare har hittat fossil av 890 miljoner år gammalt svampdjur

Strukturer i ett 890 miljoner år gammalt fossil liknar den förgrenade inre uppbyggnaden i nu levande svampdjur, några av vår tids mest primitiva djur.

© E.C. Turner

Ett tänkbart spår dök upp år 2021, då den kanadensiska geologen Elizabeth Turner och hennes kollegor publicerade en beskrivning av ett 890 miljoner år gammalt fossil av ett svampdjur. Svampdjur, som finns än i dag, är primitiva varelser, så forskarna har länge trott att de äldsta djuren påminde om dem.

Fyndet har dock inte tagits emot med öppna armar. Fossilet är mycket äldre än alla andra djurfossil – ja, till och med äldre än vad de genetiska analyserna har förutsagt – vilket har gjort många forskare skeptiska till fyndet.

De tror att strukturerna i fossilet antingen är betydligt yngre än vad Elizabeth Turner och hennes forskargrupp har angett eller att de har skapats av bakteriekolonier eller kristaller. Turner håller dock fast vid sin slutsats.

Diskussionen kommer troligen bara att kunna avgöras av nya fossilfynd. På senare år har forskarna lyckligtvis gjort många sådana.

År 2021 hittade forskare till exempel 73 individer av det 550 miljoner år gamla djuret Namacalathus hermanastes, som levde i grunda laguner med en kemisk sammansättning som såg till att dess sköra kropp bevarades.

Med lite tur kan forskarna göra lika spektakulära fynd i ännu äldre bergformationer. Då kommer forskarna inte bara att kunna lära sig mer om hur planetens första djur såg ut, utan även dra slutsatser om varför de uppstod och hur det kommer sig att de blev så framgångsrika.

Redan nu har emellertid forskarna ett bud på vilket startskottet för djurens framgångssaga var. Det involverar en planet som såg ut som en snöboll.

Evolutionär snöbollseffekt

Fynden visar att många av djurens nya förmågor, som traditionellt har förknippats med kambriska explosionen, uppstod betydligt tidigare än så. Det kan bidra till att förklara vad det var som drev på djurens tidiga utveckling.

Under tiden före kambrium befann sig jorden i ständig förändring. Flera av dessa förändringar kan ha spelat en viktig roll för djurens evolution. Händelser som ett stort meteoritnedslag i Australien och delningen av en superkontinent gav upphov till omvälvningar som tvingade planetens liv att utvecklas.

Den viktigaste händelsen var en brutal istid, som pågick under en period för 720 till 630 miljoner år sedan. Under stora delar av denna period täcktes hela planeten av is och våra avlägsna förfäder tvingades uthärda mycket svåra tider.

Isen visade sig faktiskt vara en lyckträff för våra förfäder – och därmed även för oss.

Du liknar en förhistorisk mask

Den var inte större än ett riskorn och den saknade både armar och ben. Trots det delar den uråldriga masken Ikaria wariootia ett antal drag med dig som inte fanns hos några andra dåtida organismer.

De stora istäckena eroderade hela bergskedjor och frigav därmed enorma mängder näringsämnen, som spolades ut i havet när isen smälte. Denna näringstillförsel kan ha inneburit ett stort framsteg i livets utveckling. Det är mycket möjligt att djuren då lade grunden till sina senare framgångar.

Den exakta bilden av de första djuren och drivkraften bakom deras utveckling kommer med stor sannolikhet att klarna alltmer under de närmaste åren i takt med att ytterligare fossil hittas. Redan nu har emellertid Darwins dilemma förvandlats till en paradox.

Den del av livets historia som Darwin betraktade som sin teoris akilleshäl har visat sig vara ett skolexempel på evolution.

Efter ett asteroidnedslag för 66 miljoner år sedan haglade tonvis av små glaskulor ner över planeten.

© Shutterstock

Livet uppstod på land och dinosaurierna dog i ett glasregn

Lär dig mer om de största milstolparna i livets historia. I våra djuplodande artiklar berättar vi om allt från livets ursprung till de första människorna: