Hvorfor ikke alle mikroorganismer finnes overalt

Milliardene av mikroorganismer spres lett med vind og vann. De samme typene burde derfor finnes overalt på kloden. Men det gjør de ikke. 

Published
Et paradoks: Hvordan kan det være så mange arter av mikroorganismene, når de så lett sprer seg overalt? (Foto: NASA)
Et paradoks: Hvordan kan det være så mange arter av mikroorganismene, når de så lett sprer seg overalt? (Foto: NASA)

Det er noe som ikke stemmer der ute.

Mange undersøkelser har vist at mylderet av encellede organismer som lever i verden lett suser av sted til nye plasser på kloden.

Alger og plankton i ferskvann følger elvene til havet, og havstrømmene rører rundt i verdensgryta til alt er godt fordelt. Til og med vinden er full av mikroskopisk liv.

I tillegg er mikroorganismer genetisk sett svært tilpasningsdyktige. Blant milliardene av individer som kommer med ferskvannet til sjøen, finnes det med stor sannsynlighet noen som har gener for saltvannstoleranse.

En slik situasjon bør ikke føre til noe stort artsmangfold.

For nye arter blir til ved at flere grupper av samme art blir adskilt av fjell, avstand eller andre barrierer. Så blir hver av dem værende så lenge alene at de utvikler seg i ulik retning, og til slutt er blitt separate arter. Så jo flere barrierer, jo flere arter.

Men når mikrobene knapt opplever noen barrierer i det hele tatt, og alle reiser rundt overalt, er det grunn til å tro at få nye arter har dannet seg.

Derfor mente biologene lenge at de det bare fantes et relativt begrenset antall mikrobearter, som til gjengjeld levde så og si overalt. Da forskerne undersøkte prøver fra vann og søledammer rundt omkring i verden i mikroskopet, ble hypotesen forsterket: Krypa så temmelig like ut.

- Det er blitt sagt at du kan finne alle mikroorganismene i hele verden, hvis du bare leter godt nok i en innsjø, sier Kamran Shalchian-Tabrizi fra Microbial Evolution Research Group (MERG) ved Universitetet i Oslo.

Men så kom teknikkene for DNA-sekvensering. Da forskerne begynte å analysere DNAet til organismene som finnes rundt i verden, trådte et helt annet bilde fram.

Stort mangfold

Forskerne har funnet et forbløffende stort mangfold av mikrober, og forbausende mange arter som ser ut til å ha et begrenset leveområde.

Den marine Haptofytten Gephyrocapsa oceanica, fotografert i et elektronmikroskop. (Foto: Wikimedia Commons/NEON ja, farget av Richard Bartz)
Den marine Haptofytten Gephyrocapsa oceanica, fotografert i et elektronmikroskop. (Foto: Wikimedia Commons/NEON ja, farget av Richard Bartz)

Shalchian-Tabrizi og kollega Jon Bråte har selv undersøkt ulike arter av en gruppe med organismer som finnes i både ferskvann og saltvann. Resultatene viser at artene som lever i ferskvann svært sjelden etablerer seg i saltvann, og omvendt.

- Artene har veldig likt utseende, og det er grunn til å tro de relativt lett kunne flytte over barrieren fra ferskvann til saltvann. Man kan til og med bytte dem over i laboratoriet og se at de overlever, sier Bråte.

- Men de genetiske analysene viser at dette likevel ikke har skjedd i virkeligheten. Artene har vært adskilt i ferskvann og saltvann i hundre millioner år.

Paradoks

Bråte og kollegaene har også funnet samme tendens hos andre organismer med helt ulike levevis.

- Vi har undersøkt mikrober som er parasitter, bytteetere eller som driver med fotosyntese. Og vi ser det samme mønsteret over alt. Til og med hos bakterier og virus: Salt er en stor barriere, selv om det ikke burde være det.

Forskerne forteller at mange resultater nå peker i en ny retning:

Kamran Shalchian-Tabrizi, førsteamanuensis ved Institutt for biologi ved Universitetet i Oslo (Foto: UiO)
Kamran Shalchian-Tabrizi, førsteamanuensis ved Institutt for biologi ved Universitetet i Oslo (Foto: UiO)

- Forestillingen om at alt er overalt er blitt veldig utfordret, sier Shalchian-Tabrizi.

- Før opererte man med en ide om at det kanskje fantes noen relativt få tusen arter av mikrober, mens vi hadde millioner av dyrearter. Nå vet vi at det finnes mange flere mikrober enn først antatt. Kanske kan det være like mange som dyr.

- Men dette er et kjempeparadoks: Hvordan kan det være så mange arter, når de så lett sprer seg overalt?

Konkurranse om plassen

Nå prøver forskerne ved MERG å finne nye forklaringer på de uventede observasjonene. Kanskje er det egentlig en annen type barriere som gjør spranget – for eksempel fra ferskvann til saltvann – så vanskelig. En biologisk barriere.

Tanken er som følger: Selv om en mikroorganisme kan spre seg, for eksempel fra et ferskvann til sjøen, og i tillegg overlever det økte saltinnholdet i vannet, er det likevel ikke sikkert den får etablert seg. For saltvannet er allerede fullt av andre mikrober.

Nykommeren må konkurrere med disse gruppene med godt tilpassede innfødte. Dersom den ikke tilfeldigvis har helt spesielle og fordelaktige egenskaper, taper den tevlinga og forsvinner.

Når forskerne legger denne faktoren til i modellene, blir det lettere å forklare hvorfor alt ikke ser ut til å være overalt. Og det er ikke helt uvesentlig å finne ut av, sier Shalchian-Tabrizi.

Disse ørsmå organismene inneholder informasjon om hvordan mye av livet på klode har utviklet seg. Mange av de grunnleggende mekanismene i cellene til alt flercellet liv har utviklet seg i slike skapninger.

En bedre forståelse av mikrolivet kan dermed til syvende og sist også fortelle noe om oss.

Referanse:

Spørsmålet var tema i Jon Bråtes doktorgradsavhandling, Studies of diversity in SAR and Hacrobia - implications for models on protist diversification, 2012.